线程池

1.线程池基本原理

在传统服务器结构中, 常是 有一个总的 监听线程监听有没有新的用户连接服务器, 每当有一个新的 用户进入, 服务器就开启一个新的线程用户处理这 个用户的数据包。这个线程只服务于这个用户 , 当 用户与服务器端关闭连接以后, 服务器端销毁这个线程。然而频繁地开辟与销毁线程极大地占用了系统的资源。 情况下, 系统为了开辟和销毁线程将浪费大量的时间和资源。线程池提供了一个解决外部大量用户与服务器有限资源的矛盾, 线程池和传统的一个用户对应一 个线程的处理方法不同, 它的基本思想就是在程序 开始时就在内存中开辟一些线程, 线程的数目是 固定的,他们独自形成一个类, 屏蔽了对外的操作, 而服务器只需要将数据包交给线程池就可以了。当有新的客户请求到达时 , 不是新创建一个线程为其服务 , 而是从“池子”中选择一个空闲的线程为新的客户请求服务 ,服务完毕后 , 线程进入空闲线程池中。如果没有线程空闲 的 话, 就 将 数 据 包 暂 时 积 累 , 等 待 线 程 池 内 有 线 程空闲以后再进行处理。通过对多个任务重用已经存在的线程对象 , 降低了对线程对象创建和销毁的开销。当客户请求 时 , 线程对象 已 经 存 在 , 可 以 提 高 请 求 的响应时间 , 从而整体地提高了系统服务的表现。

一般来说实现一个线程池主要包括以下几个组成部分： 1）线程管理器：用于创建并管理线程池。

2）工作线程：线程池中实际执行任务的线程。在初始化线程时会预先创建好固定数目的线程在池中，这些初始化的线程一般处于空闲状态，一般不占用CPU，占用较小的内存空间。

3）任务接口：每个任务必须实现的接口，当线程池的任务队列中有可执行任务时，被空闲的工作线程调去执行（线程的闲与忙是通过互斥量实现的，跟前面文章中的设置标志位差不多），把任务抽象出来形成接口，可以做到线程池与具体的任务无关。

4）任务队列：用来存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制，实现这种结构有好几种方法，常用的是队列，主要运用先进先出原理，另外一种是链表之类的数据结构，可以动态的为它分配内存空间，应用中比较灵活，下文中就是用到的链表。 下面的不在赘述百度《线程池技术在并发服务器中的应用》写的非常详细！ 转自：http://blog.csdn.net/zouxinfox/article/details/3560891

什么时候需要创建线程池呢？简单的说，如果一个应用需要频繁的创建和销毁线程，而任务执行的时间又非常短，这样线程创建和销毁的带来的开销就不容忽视，这时也是线程池该出场的机会了。如果线程创建和销毁时间相比任务执行时间可以忽略不计，则没有必要使用线程池了。

下面是Linux系统下用C语言创建的一个线程池。线程池会维护一个任务链表(每个

CThread_worker结构就是一个任务)。

pool_init()函数预先创建好max_thread_num个线程，每个线程执thread_routine ()函数。该函数中

1. while (pool->cur_queue_size == 0) 2. {

3. pthread_cond_wait (&(pool->queue_ready),&(pool->queue_lock));

4. }

表示如果任务链表中没有任务，则该线程出于阻塞等待状态。否则从队列中取出任务并执行。

pool_add_worker()函数向线程池的任务链表中加入一个任务，加入后通过调用

pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready))唤醒一个出于阻塞状态的线程(如果有的话)。

pool_destroy ()函数用于销毁线程池，线程池任务链表中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直把任务运行完后再退出。

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include 2. #include 3. #include 4. #include 5. #include 6. #include 7. 8. /*

9. *线程池里所有运行和等待的任务都是一个CThread_worker 10. *由于所有任务都在链表里，所以是一个链表结构 11. */

12. typedef struct worker 13. {

14. /*回调函数，任务运行时会调用此函数，注意也可声明成其它形式*/ 15. void *(*process) (void *arg); 16. void *arg;/*回调函数的参数*/ 17. struct worker *next; 18.

19. } CThread_worker; 20. 21. 22.

23. /*线程池结构*/ 24. typedef struct 25. {

26. pthread_mutex_t queue_lock; 27. pthread_cond_t queue_ready; 28.

29. /*链表结构，线程池中所有等待任务*/

30. CThread_worker *queue_head; 31.

32. /*是否销毁线程池*/ 33. int shutdown;

34. pthread_t *threadid;

35. /*线程池中允许的活动线程数目*/ 36. int max_thread_num;

37. /*当前等待队列的任务数目*/ 38. int cur_queue_size; 39.

40. } CThread_pool; 41. 42. 43.

44. int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg); 45. void *thread_routine (void *arg); 46. 47.

48. //share resource

49. static CThread_pool *pool = NULL; 50. void

51. pool_init (int max_thread_num) 52. {

53. pool = (CThread_pool *) malloc (sizeof (Cthread_pool)); 54.

55. pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL); 56. pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL); 57.

58. pool->queue_head = NULL; 59.

60. pool->max_thread_num = max_thread_num; 61. pool->cur_queue_size = 0; 62.

63. pool->shutdown = 0; 64.

65. pool->threadid = (pthread_t *) malloc (max_thread_num * sizeof (pthread_t));

66. int i = 0;

67. for (i = 0; i < max_thread_num; i++) 68. {

69. pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, thread_routine,NULL); 70. } 71. } 72. 73. 74.

75. /*向线程池中加入任务*/

76. int

77. pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg) 78. {

79. /*构造一个新任务*/

80. CThread_worker *newworker = (CThread_worker *) malloc (sizeof (CThread_worke

r));

81. newworker->process = process; 82. newworker->arg = arg;

83. newworker->next = NULL;/*别忘置空*/ 84.

85. pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); 86. /*将任务加入到等待队列中*/

87. CThread_worker *member = pool->queue_head; 88. if (member != NULL) 89. {

90. while (member->next != NULL) 91. member = member->next; 92. member->next = newworker; 93. } 94. else 95. {

96. pool->queue_head = newworker; 97. } 98.

99. assert (pool->queue_head != NULL); 100.

101. pool->cur_queue_size++;

102. pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 103. /*好了，等待队列中有任务了，唤醒一个等待线程； 104. 注意如果所有线程都在忙碌，这句没有任何作用*/ 105. pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready)); 106. return 0;

}

107. 108. 109.

110. /*销毁线程池，等待队列中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直 111. 把任务运行完后再退出*/ 112. int

113. pool_destroy () 114. {

115. if (pool->shutdown)

116. return -1;/*防止两次调用*/ 117. pool->shutdown = 1; 118.

119. /*唤醒所有等待线程，线程池要销毁了*/

120. pthread_cond_broadcast (&(pool->queue_ready));