boost::asio::io_service创建线程池简单实例
简介
boost::asio提供了一个跨平台的异步编程IO模型库，io_service类在多线程编程模型中提供了任务队列和任务分发功能。
io_service最常用的接口是：run, post, stop。
本文简要介绍io_service的使用，详细内容可以参阅相关reference。
启动一个线程
使用run()启动。
run()会阻塞，直到：
- 所有的任务已经完成并且没有任务需要分发处理
- 或者调用了stop()
启动任务
简单测试例程如下：
#include 注意，程序打印文本，也就是说io_service阻塞在了run()。我们使用了work类，它会使得run()一直在任务待执行而不会退出，如果注释掉这一行，可以看到run会立即执行完毕并打印文本。
结束任务
使用work时会阻塞run，可以使用work类型的指针来结束所有任务。
boost::asio::io_service io_service;
boost::shared_ptr< boost::asio::io_service::work > work(new boost::asio::io_service::work( io_service ));
// 结束任务
work.reset();
// 立即返回
io_service.run();
启动线程池
在多个线程中调用run()即可开启线程池，io_service负责执行任务处理。所有在线程池中等待的线程是平等的，io_service会随机选择一个线程去执行任务。
使用thread库
这里使用了boost::thread库，例子如下：
#include stop()会告知io_service，所有的任务需要终止。它的调用可能会使已经进入队列的任务得不到执行。
如果想让它们都执行，最好先销毁work对象。如果想让系统马上停止，则调用stop()。
使用bind
使用boost::bind可以把函数调用包装成为对象。
调用常规函数的示例：
#include 调用类成员函数示例：
class MyClass
{
public:
void F3( int i, float f )
{
std::cout << "i: " << i << std::endl;
std::cout << "f: " << f << std::endl;
}
};
int main( int argc, char * argv[] )
{
MyClass c;
boost::bind( &MyClass::F3, &c, 42, 3.14f )();
return 0;
}
回到io_service，使用bind可以改写程序：
#include post任务
至此，启动了线程，其实并没有给线程做任务。也就是说，启动的线程处于空闲状态。
可以使用post/dispatch分发任务，它们的区别是：
- 如果可以，dispatch会立即执行任务，否则把任务加入到queue
- post只会把任务加入到队列
具体使用何种方式需要根据具体情况确定。
如下的程序打印数字：
boost::mutex global_stream_lock;
void WorkerThread( boost::shared_ptr< boost::asio::io_service > io_service )
{
global_stream_lock.lock();
std::cout << "[" << boost::this_thread::get_id() << "] Thread Start" << std::endl;
global_stream_lock.unlock();
io_service->run();
global_stream_lock.lock();
std::cout << "[" << boost::this_thread::get_id() << "] Thread Finish" << std::endl;
global_stream_lock.unlock();
}
void Dispatch( int x )
{
global_stream_lock.lock();
std::cout << "[" << boost::this_thread::get_id() << "] " << __FUNCTION__ << " x = " << x << std::endl;
global_stream_lock.unlock();
}
void Post( int x )
{
global_stream_lock.lock();
std::cout << "[" << boost::this_thread::get_id() << "] " << __FUNCTION__ << " x = " << x << std::endl;
global_stream_lock.unlock();
}
void Run3( boost::shared_ptr< boost::asio::io_service > io_service )
{
for( int x = 0; x < 3; ++x )
{
io_service->dispatch( boost::bind( &Dispatch, x * 2 ) );
io_service->post( boost::bind( &Post, x * 2 + 1 ) );
boost::this_thread::sleep( boost::posix_time::milliseconds( 1000 ) );
}
}
int main( int argc, char * argv[] )
{
boost::shared_ptr< boost::asio::io_service > io_service( new boost::asio::io_service);
boost::shared_ptr< boost::asio::io_service::work > work(new boost::asio::io_service::work( *io_service ));
global_stream_lock.lock();
std::cout << "[" << boost::this_thread::get_id() << "] The program will exit when all work has finished." << std::endl;
global_stream_lock.unlock();
boost::thread_group worker_threads;
for( int x = 0; x < 1; ++x )
{
worker_threads.create_thread( boost::bind( &WorkerThread, io_service ) );
}
io_service->post( boost::bind( &Run3, io_service ) );
work.reset();
worker_threads.join_all();
return 0;
}
可以看到，所有的任务得到了执行，但执行顺序可能不同。这个示例也可以看出混合使用post和dispatch可能存在的问题。
strand顺序处理
strand提供顺序化的事件执行器。意思是，如果以“work1->work2->work3”的顺序post，不管有多少个工作线程，它们依然会以这样的顺序执行任务。
#include 去掉了打印数据时的锁。如果使用post，会得到比较混乱的输出，而如果使用strand，则能得到清晰的输出，这就是strand!
小结
总之，使用io_service能够方便地构建多线程处理程序。它的总体使用流程总结如下：
#include 参考资料：
A guide to getting started with boost::asio
浅谈 Boost.Asio 的多线程模型
How to create a thread pool using boost in C++?