【Linux】线程池的简易实现（懒汉模式）

分类：Linux作者：Kaugo

文章目录

前言

`

线程池:
一种线程使用模式。线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能。而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。可用线程数量应该取决于可用的并发处理器、处理器内核、内存、网络sockets等的数量。

  • 线程池的应用场景：
    1. 需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。 WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技 术是非常合适的。因为单个任务小，而任务数量巨大，你可以想象一个热门网站的点击次数。 但对于长时间的任务，比如一个 Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。
    1. 对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速响应客户请求。
    1. 接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情 况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限， 出现错误.

一、懒汉方式

1.普通模式

懒汉方式实现单例模式

template <typename T>
class Singleton {
static T* inst;
public:
static T* GetInstance() {
if (inst == NULL) {
inst = new T();
}
return inst;
}
};

1.线程安全模式

存在一个严重的问题,线程不安全.
第一次调用 GetInstance 的时候,如果两个线程同时调用,可能会创建出两份 T 对象的实例.
但是后续再次调用,就没有问题了.

// 懒汉模式,线程安全
template <typename T>
class Singleton {
volatile static T* inst; // 需要设置 volatile 关键字,否则可能被编译器优化.
static std::mutex lock;
public:
static T* GetInstance() {
if (inst == NULL) { // 双重判定空指针,降低锁冲突的概率,提高性能.
lock.lock(); // 使用互斥锁,保证多线程情况下也只调用一次 new.
if (inst == NULL) {
inst = new T();
}
lock.unlock();
}
return inst;
}
};

注意事项:
1. 加锁解锁的位置
2. 双重 if 判定, 避免不必要的锁竞争
3. volatile关键字防止过度优化

二、源代码

1.Task.hpp(要执行的任务)

可根据自己的需求修改要执行的任务，这里我们以进行两个数的加减乘除为例子

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
std::string opers = "+-*/%";//运算符号

enum//返回值
{
    DivZero = 1,
    ModZero,
    Unknown
};

class Task
{
public:
    Task()
    {
    }

    Task(int x, int y, char op) : data1_(x), data2_(y), oper_(op), result_(0), exitcode_(0)
    {
    }

    void run()
    {
        switch (oper_)
        {
        case '+':
            result_ = data1_ + data2_;
            break;
        case '-':
            result_ = data1_ - data2_;
            break;
        case '*':
            result_ = data1_ * data2_;
            break;
        case '/':
        {
            if (data2_ == 0)
                exitcode_ = DivZero;
            else
                result_ = data1_ / data2_;
        }
        break;
        case '%':
        {
            if (data2_ == 0)
                exitcode_ = ModZero;
            else
                result_ = data1_ % data2_;
        }
        break;
        default:
            exitcode_ = Unknown;
            break;
        }
    }

    void operator()()//直接使用仿函数，调用run方法
    {
        run();
    }

    std::string GetResult()
    {
        std::string r = std::to_string(data1_);
        r += oper_;
        r += std::to_string(data2_);
        r += "=";
        r += std::to_string(result_);
        r += "[code: ";
        r += std::to_string(exitcode_);
        r += "]";

        return r;
    }
    std::string GetTask()
    {
        std::string r = std::to_string(data1_);
        r += oper_;
        r += std::to_string(data2_);
        r += "=?";
        return r;
    }
    ~Task()
    {
    }

private:
    int data1_;
    int data2_;

    char oper_;

    int result_;
    int exitcode_;
};

2.ThreadPool.hpp(线程池)

#pragma once

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

struct ThreadInfo//线程信息
{
    pthread_t tid;
    std::string name;
};

static const int defalutnum = 5;//默认创建线程个数

template <class T>
class ThreadPool
{
public:
    void Lock()
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_);
    }
    void Unlock()
    {
        pthread_mutex_unlock(&mutex_);
    }
    void Wakeup()
    {
        pthread_cond_signal(&cond_);
    }
    void ThreadSleep()
    {
        pthread_cond_wait(&cond_, &mutex_);
    }
    bool IsQueueEmpty()
    {
        return tasks_.empty();
    }
    std::string GetThreadName(pthread_t tid)
    {
        for (const auto &ti : threads_)
        {
            if (ti.tid == tid)
                return ti.name;
        }
        return "None";
    }

public:
    static void *HandlerTask(void *args)
    //这里需要用静态函数，因为在类中默认隐藏一个this指针
    {
        //这里传args直接把ThreadPool这个类传入进来进行操作
        //这样既能访问类中的方法也能符合传入的参数个数为1个的规则
        ThreadPool<T> *tp = static_cast<ThreadPool<T> *>(args);
        std::string name = tp->GetThreadName(pthread_self());
        while (true)
        {
            tp->Lock();

            while (tp->IsQueueEmpty())
            //循环判断，防止线程的伪唤醒
            {
                tp->ThreadSleep();
            }
            T t = tp->Pop();
            tp->Unlock();

            t();//直接调用任务的处理方法（仿函数）
            std::cout << name << " run,"
                      << "result: " << t.GetResult() << std::endl;
        }
    }
    void Start()//启动线程池
    {
        int num = threads_.size();
        for (int i = 0; i < num; i++)
        {
            //创建线程并且给线程池命名
            threads_[i].name = "thread-" + std::to_string(i + 1);
            pthread_create(&(threads_[i].tid), nullptr, HandlerTask, this);
        }
    }
    T Pop()
    {
        T t = tasks_.front();
        tasks_.pop();
        return t;
    }
    void Push(const T &t)
    {
        Lock();
        tasks_.push(t);
        Wakeup();//队列中有了数据
        //可能在之前任务为空的时候有线程进入了休眠
        //所以放入任务后，进行一次唤醒操作
        Unlock();
    }
    static ThreadPool<T> *GetInstance()
    {
        if (nullptr == tp_) 
        // 双重判定空指针,提高性能.
        {
            pthread_mutex_lock(&lock_);
            //这个lock_锁为静态成员
            if (nullptr == tp_)
            {
                std::cout << "log: singleton create done first!" << std::endl;
                tp_ = new ThreadPool<T>();
            }
            pthread_mutex_unlock(&lock_);
        }

        return tp_;
    }

private:
//因为为懒汉单例模式，只有一个ThreadPool类，所以为了避免
//冲突，把构造函数，拷贝构造函数都设置成私有禁用
    ThreadPool(int num = defalutnum) : threads_(num)
    {
        pthread_mutex_init(&mutex_, nullptr);
        pthread_cond_init(&cond_, nullptr);
    }
    ~ThreadPool()
    {
        pthread_mutex_destroy(&mutex_);
        pthread_cond_destroy(&cond_);
    }
    ThreadPool(const ThreadPool<T> &) = delete;
    const ThreadPool<T> &operator=(const ThreadPool<T> &) = delete; // a=b=c
private:
    std::vector<ThreadInfo> threads_;
    std::queue<T> tasks_;

    pthread_mutex_t mutex_;
    pthread_cond_t cond_;

    static ThreadPool<T> *tp_;//懒汉单例模式所创建的
    //唯一的ThreadPool类
    static pthread_mutex_t lock_;
    //静态方法只能访问类中的静态成员，所以还需要一个静态锁在
    //获取这个对象的时候使用(GetInstance)
};

//静态成员在类外进行初始化
template <class T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::tp_ = nullptr;

template <class T>
pthread_mutex_t ThreadPool<T>::lock_ = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

3.Main.cpp

#include <iostream>
#include <ctime>
#include "ThreadPool.hpp"
#include "Task.hpp"


pthread_spinlock_t slock;


int main()
{
     
     
    std::cout << "process runn..." << std::endl;
    sleep(3);
    //GetInstance()获取单例对象
    ThreadPool<Task>::GetInstance()->Start();
    srand(time(nullptr) ^ getpid());

    while(true)
    {
        //1. 构建任务
        int x = rand() % 10 + 1;
        usleep(10);
        int y = rand() % 5;
        char op = opers[rand()%opers.size()];

        Task t(x, y, op);
        ThreadPool<Task>::GetInstance()->Push(t);
        //2. 交给线程池处理
        std::cout << "main thread make task: " << t.GetTask() << std::endl;

        sleep(1);
    }
}

在这里插入图片描述

原文地址：https://blog.csdn.net/m0_74774759/article/details/135962347

版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点与技术仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至 dio@foxmail.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。

相关推荐

linux进程通信
linux常用进程通信方式包括管道（pipe）、有名管道（FIFO）、信号（signal）、消息队列、共享内存、信号量、套接字（socket)。管道用于具有亲缘关系的进程间通信,有名管道的每个管道具有名字,使没有亲缘关系的进程间也可以通信。信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除
Linux常用性能工具功能、用法及原理(一)
Linux性能观测工具按类别可分为系统级别和进程级别，系统级别对整个系统的性能做统计,而进程级别则具体到进程,为每个进程维护统计信息。&#xD;&#xA;&#xD;&#xA;按实现原理分,可分为基于计数器和跟踪以及剖析。含义如下:&#xD;&#xA;&#xD;&#xA;计数器:内核维护的统计数据，通常为无符号整型,用于对发生的事件计数,比如，网络包接收计数器,磁
curl命令详解
本文详细介绍了curl命令基础和高级用法，包括跳过https的证书验证，详细追踪整个交互过程,可用于调用网络后端接口，诊断http和https网络服务故障。
linux常用命令示例汇总
本文包含作者工作中常用到的一些命令,用于诊断网络、磁盘占满、fd泄漏等问题。命令包括ping、fping、tcpdump、lsof、netstat、/proc/$pid/fd、du、grep、traceroute、dig。
linux平均负载的理解及原因排查
linux的平均负载表示运行态和就绪态及不可中断状态(正在io)的进程数目,用uptime查看到负载很高，既有可能是CPU利用率高，也可能是大量在等待io的进程导致，用mpstat查看每个CPU的使用情况，查看CPU的使用率或者CPU花在等待io的时间，接着用pidstat定位具体的进程
CPU上下文切换
CPU上下文频繁切换会导致系统性能下降，切换分为进程切换、线程切换及中断切换，进程切换的开销较大，除了需要保存寄存器和程序计数器中的值还需保存全局变量、栈等到内存中，以便下次运行恢复，而同一进程中的线程切换开销会小很多，只需更新寄存器和线程独有的栈，共享资源如打开的文件、全局变量等无需切换，当硬件中
linux常用命令学习笔记
1.top命令 作用：该命令可以按CPU使用.内存使用和执行时间对任务进行排序，常用来监控系统中占用CPU或内存较高的程序及CPU和内存的负载。 默认视图： 当想看系统负载时，可观察汇总的%CPU中的us用户进程和sy系统进程是否占用CPU很高，相加接近100%就说明占用很高了，有些程序可能得不到及
【Linux】权限完结
文章浏览阅读1.8k次，点赞63次，收藏54次。Linux下的目录权限！！！粘滞位！！！超详解！！！
5、关于Qt的安装、Windows、Linux、MacBook
文章浏览阅读1.6k次，点赞44次，收藏38次。关于Qt的安装、Windows、Linux、MacBook_mack book 安装qt
Linux之shell脚本
本文介绍了使用shell脚本编写一个 Hello
【Linux】糟糕，是心动的感觉——与Linux的初次相遇
文章浏览阅读1.5k次，点赞37次，收藏43次。【Linux】初识Linux——了解操作系统的发展历史以及初次体验Linux编程环境
Linux超详细笔记
文章浏览阅读3k次，点赞34次，收藏156次。Linux超详细笔记，个人学习时很认真的记录的，觉得好的麻烦点个赞。
【Linux】 OpenSSH_9.3p1 升级到 OpenSSH_9.5p1（亲测无问题，建议收藏）
文章浏览阅读6.8k次，点赞109次，收藏114次。【Linux】 OpenSSH_9.3p1 升级到 OpenSSH_9.5p1（亲测无问题，建议收藏）_openssh_9.5p1
【Linux】线程概念和线程控制
文章浏览阅读3.5k次，点赞93次，收藏78次。初识Linux中的线程，理解线程的各种概念，理解进程地址空间中的页表转换，介绍pthread线程库并理解线程库！
UE Linux常见错误
文章浏览阅读863次。出现此问题为Linux文件权限问题，解决方案为回到引擎目录执行命令。输入用户密码后运行./UnrealEditor。_increasing per-process limit of core file size to infinity.
Linux shell操作.csv文件
文章浏览阅读2.9k次。使用文本编辑器：打开CSV文件，并使用文本编辑器（如Notepad++、Sublime Text、Visual Studio Code等）来查看文件的字符编码格式。通常在编辑器的底部状态栏或设置中可以找到当前编码的显示。请注意，上述方法并非绝对准确，特别是当文件没有明确的编码标识时。因此，如果你发现CSV文件在不同的工具或方法中显示不同的编码格式，可能需要进行进一步的分析和判断，或者尝试使用不同的编码转换方法。该命令将输出文件的MIME类型和编码信息。使用命令行工具：在命令行中，你可以使用。_shell读取csv文件逐行处理
linux升级gcc版本详细教程
本文介绍了如何在Linux系统中升级gcc版本，以便更好地支持C++11及以上版本的新特性。通过升级gcc，可以提升编译器的功能和性能，获得更好的开发体验。详细的步骤和方法请参考原文链接。
linux下的mosquitto服务安装及使用（避坑指南）
文章浏览阅读4.4k次，点赞6次，收藏19次。Mosquitto是一个开源的MQTT消息代理服务器。MQTT是一个轻量级的、基于发布/订阅模式的消息传输协议。 mosquitto的安装使用比较简单，可以方便的来进行一些测试。_linux mosquitto
Linux ~/.ssh目录详解和密钥对使用
文章浏览阅读7.2k次，点赞2次，收藏12次。Linux中，用于根目录下有一个.ssh目录，保存了ssh相关的key和一些记录文件。_~/.ssh/
安装和配置SNMP(windows10和Linux)--附SNMP客户端工具
文章浏览阅读4.5k次，点赞5次，收藏18次。首先需要安装 snmp ，使用下面的命令进行安装安装完毕之后，使用下面的命令查看是否安装成功当命令行显示如图即为安装成功。_snmp工具
pythonJavaScriptjavaHTMLPHPreactjsC#AndroidCSSNode.jssqlrpython-3.xMysqLjQueryc++pandasFlutterangularIOSdjangolinuxswifttypescript路由器JSON路由器设置无线路由器h3c华三华三路由器设置华三路由器电脑软件教程arraysdocker软件图文教程Cvue.jslaravelspring-boot