Linux C下线程池如何使用?看完你就知道了

时间:2021-02-01 16:47:51 来源: 嵌入式Linux系统开发


线程池也是多线程的处理方式。是将“生产者”线程提出任务添加到“任务队列”,然后一些线程自动完成“任务队列”上的任务。

多线程编程,创建一个线程,指定去完成某一个任务,等待线程的退出。虽然能够满足编程需求,但是当我们需要创建大量的线程的时候,在创建过程以及销毁线程的过程中可能会消耗大量的CPU.增加很大开销。如:文件夹的copy、WEB服务器的响应。

线程池就是用来解决类似于这样的一个问题的,可以降低频繁地创建和销毁线程所带来地开销。

线程池技术思路:一般采用预创建线程技术,也就是提前把需要用线程先创建一定数目。这些线程提前创建好了之后,“任务队列”里面假设没有任务,那么就让这些线程休眠,一旦有任务,就唤醒线程去执行任务,任务执行完了,也不需要去销毁线程,直到当你想退出或者是关机时,这个时候,那么你调用销毁线程池地函数去销毁线程。

线程完成任务之后不会销毁,而是自动地执行下一个任务。而且,当任务有很多,你可以有函数接口去增加线程数量,当任务较少时,你可以有函数接口去销毁部分线程。

如果,创建和销毁线程的时间对比执行任务的时间可以忽略不计,那么我们在这种情况下面也就没有必要用线程池。

“任务队列”是一个共享资源“互斥访问”

线程池本质上也是一个数据结构,需要一个结构体去描述它:

structpthread_pool//线程池的实现

{

//一般会有如下成员

//互斥锁,用来保护这个“任务队列”

pthread_mutex_tlock;//互斥锁

//线程条件变量表示“任务队列”是否有任务

pthread_cond_tcond;//条件变量

boolshutdown;//表示是否退出程序bool:类型false/true

//任务队列(链表),指向第一个需要指向的任务

//所有的线程都从任务链表中获取任务"共享资源"

structtask*task_list;

//线程池中有多个线程,每一个线程都有tid,需要一个数组去保存tid

pthread_t*tids;//malloc()

//线程池中正在服役的线程数,当前线程个数

unsignedintactive_threads;

//线程池任务队列最大的任务数量

unsignedintmax_waiting_tasks;

//线程池任务队列上当前有多少个任务

unsignedintcur_waiting_tasks;

//......

};

//任务队列(链表)上面的任务结点,只要能够描述好一个任务就可以了,

//线程会不断地任务队列取任务

structtask//任务结点

{

//1.任务结点表示的任务,“函数指针”指向任务要执行的函数(cp_file)

void*(*do_task)(void*arg);

//2.指针,指向任务指向函数的参数(文件描述符)

void*arg;

//3.任务结点类型的指针,指向下一个任务

structtask*next;

};

线程池框架代码如下,功能自填:

操作线程池所需要的函数接口:pthread_pool.c 、pthread_pool.h

把“线程池”想象成一个外包公司,你需要去完成的就是操作线程池所提供的函数接口。

pthread_pool.c

#include"pthread_pool.h"

/*

init_pool:线程池初始化函数,初始化指定的线程池中有thread_num个初始线程

@pool:指针,指向您要初始化的那个线程池

@threa_num:您要初始化的线程池中开始的线程数量

返回值:

成功0

失败-1

*/

intinit_pool(pthread_pool*pool,unsignedintthrea_num)

{

//初始化线程池的结构体

//初始化线程互斥锁

pthread_mutex_init(&pool->lock,NULL);

//初始化线程条件变量

pthread_cond_init(&pool->cond,NULL);

pool->shutdown=false;//不退出

pool->task_list=(structtask*)malloc(sizeof(structtask));

pool->tids=(pthread_t*)malloc(sizeof(pthread_t)*MAX_ACTIVE_THREADS);

if(pool->task_list==NULL||pool->tids==NULL)

{

perror("mallocmemeryerror");

return-1;

}

pool->task_list->next=NULL;

//线程池中一开始初始化多少个线程来服役

pool->active_threads=threa_num;

//表示线程池中最多有多少个任务

pool->max_waiting_tasks=MAX_WAITING_TASKS;

//线程池中任务队列当前的任务数量

pool->cur_waiting_tasks=0;

//创建thread_num个线程,并且让线程去执行任务调配函数,

//记录所有线程的tid

inti=0;

for(i=0;i

{

intret=pthread_create(&(pool->tids)[i],NULL,routine,(void*)pool);

if(ret!=0)

{

perror("createthreaderror");

return-1;

}

printf("[%lu]:[%s]===>tids[%d]:[%lu]",pthread_self(),

__FUNCTION__,i,pool->tids[i]);

}

return0;

}

/*

routine:任务调配函数。

所有线程开始都执行此函数,此函数会不断的从线程池的任务队列

中取下任务结点,去执行。

任务结点中包含“函数指针”h"函数参数"

*/

void*routine(void*arg)

{

//arg表示你的线程池的指针

while()

{

//获取线程互斥锁,lock

//当线程池没有结束的时候,不断地从线程池的任务队列取下结点

//去执行。

//释放线程互斥锁,unlock

//释放任务结点

}

}

/*

destroy_pool:销毁线程池,销毁前要保证所有的任务已经完成

*/

intdestroy_pool(pthread_pool*pool)

{

//释放所有空间等待任务执行完毕(join)。

//唤醒所有线程

//利用join函数回收每一个线程资源。

}

/*

add_task:给任务队列增加任务,把do_task指向的任务(函数指针)和

arg指向的参数保存到一个任务结点,添加到pool任务队列中。

@pool:您要添加任务的线程池

@do_task:您需要添加的任务(cp_file)

@arg:您要执行的任务的参数(文件描述符)

*/

intadd_task(pthread_pool*pool,void*(*do_task)(void*arg),void*arg)

{

//把第二个参数和第三个参数封装成structtask

//再把它添加到pool->task任务队列中去

//注意任务队列是一个共享资源

//假如任务后要唤醒等待的线程。

}

//如果任务多的时候,往线程池中添加线程pthread_create

intadd_threads(pthread_pool*pool,unsignedintnum);

{

//新创建num个线程,让每一个线程去执行线程调配函数

//将每一个新创建的线程tid,添加到pool->tids

}

//如果任务少的时候,减少线程池中线程的数量pthread_canceljoin

intremove_threads(pthread_pool*pool,unsignedintnum)

{

//用pthread_cancel取消num个线程

//利用pthread_join函数去回收资源。

}

pthread_pool.h

#ifndef__PTHREAD_POOL_H__

#define__PTHREAD_POOL_H__

//表示线程池中最多有多少个线程

#defineMAX_ACTIVE_THREADS20

//表示线程池中最多有多少个任务

#defineMAX_WAITING_TASKS1024

//任务队列(链表)上面的任务结点,只要能够描述好一个任务就可以了,

//线程会不断地任务队列取任务

structtask//任务结点

{

//1.任务结点表示的任务,“函数指针”指向任务要执行的函数(cp_file)

void*(*do_task)(void*arg);

//2.指针,指向任务指向函数的参数(文件描述符)

void*arg;

//3.任务结点类型的指针,指向下一个任务

structtask*next;

};

structpthread_pool//线程池的实现

{

//一般会有如下成员

//互斥锁,用来保护这个“任务队列”

pthread_mutex_tlock;//互斥锁

//线程条件变量表示“任务队列”是否有任务

pthread_cond_tcond;//条件变量

boolshutdown;//表示是否退出程序bool:类型false/true

//任务队列(链表),指向第一个需要指向的任务

//所有的线程都从任务链表中获取任务"共享资源"

structtask*task_list;

//线程池中有多个线程,每一个线程都有tid,需要一个数组去保存tid

pthread_t*tids;//malloc()

//线程池中正在服役的线程数,当前线程个数

unsignedintactive_threads;

//线程池任务队列最大的任务数量

unsignedintmax_waiting_tasks;

//线程池任务队列上当前有多少个任务

unsignedintcur_waiting_tasks;

//......

};

/*

init_pool:线程池初始化函数,初始化指定的线程池中有thread_num

个初始线程

@pool:指针,指向您要初始化的那个线程池

@threa_num:您要初始化的线程池中开始的线程数量

返回值:

成功0

失败-1

*/

intinit_pool(pthread_pool*pool,unsignedintthrea_num);

/*

routine:任务调配函数。

所有线程开始都执行此函数,此函数会不断的从线程池的任务队列

中取下任务结点,去执行。

任务结点中包含“函数指针”h"函数参数"

*/

void*routine(void*arg);

/*

destroy_pool:销毁线程池,销毁前要保证所有的任务已经完成

*/

intdestroy_pool(pthread_pool*pool);

/*

add_task:给任务队列增加任务,把do_task指向的任务(函数指针)和

arg指向的参数保存到一个任务结点,添加到pool任务队列中。

@pool:您要添加任务的线程池

@do_task:您需要添加的任务(cp_file)

@arg:您要执行的任务的参数(文件描述符)

*/

intadd_task(pthread_pool*pool,void*(*do_task)(void*arg),void*arg);

//如果任务多的时候,往线程池中添加线程pthread_create

intadd_threads(pthread_pool*pool,unsignedintnum);

//如果任务少的时候,减少线程池中线程的数量pthread_canceljoin

intremove_threads(pthread_pool*pool,unsignedintnum);

#endif

关键词:Linux C 线程池

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