【C++】基于C++11的线程池：threadpool
1、参考
作者博客：https://www.cnblogs.com/lzpong/p/6397997.html
源码：https://github.com/lzpong/threadpool
2、源码
原理：利用生产者-消费者模型，管理一个任务队列，一个线程队列，然后每次取一个任务分配给一个线程去做，循环往复。
#pragma once
#ifndef THREAD_POOL_H
#define THREAD_POOL_H
#include ::type, 函数 f 的返回值类型
auto task = make_shared<packaged_task<RetType()>>(
bind(forward<F>(f), forward<Args>(args)...)
); // 把函数入口及参数,打包(绑定)
future<RetType> future = task->get_future();
{ // 添加任务到队列
lock_guard<mutex> lock{ _lock };//对当前块的语句加锁 lock_guard 是 mutex 的 stack 封装类，构造的时候 lock()，析构的时候 unlock()
_tasks.emplace([task]() { // push(Task{...}) 放到队列后面
(*task)();
});
}
#ifdef THREADPOOL_AUTO_GROW
if (_idlThrNum < 1 && _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM)
addThread(1);
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
_task_cv.notify_one(); // 唤醒一个线程执行
return future;
}
// 提交一个无参任务, 且无返回值
template <class F>
void commit2(F&& task)
{
if (!_run) return;
{
lock_guard<mutex> lock{ _lock };
_tasks.emplace(std::forward<F>(task));
}
#ifdef THREADPOOL_AUTO_GROW
if (_idlThrNum < 1 && _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM)
addThread(1);
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
_task_cv.notify_one();
}
//空闲线程数量
int idlCount() { return _idlThrNum; }
//线程数量
int thrCount() { return _pool.size(); }
#ifndef THREADPOOL_AUTO_GROW
private:
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
//添加指定数量的线程
void addThread(unsigned short size)
{
#ifdef THREADPOOL_AUTO_GROW
if (!_run) // stoped ??
throw runtime_error("Grow on ThreadPool is stopped.");
unique_lock<mutex> lockGrow{ _lockGrow }; //自动增长锁
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
for (; _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM && size > 0; --size)
{ //增加线程数量,但不超过 预定义数量 THREADPOOL_MAX_NUM
_pool.emplace_back( [this]{ //工作线程函数
while (true) //防止 _run==false 时立即结束,此时任务队列可能不为空
{
Task task; // 获取一个待执行的 task
{
// unique_lock 相比 lock_guard 的好处是：可以随时 unlock() 和 lock()
unique_lock<mutex> lock{ _lock };
_task_cv.wait(lock, [this] { // wait 直到有 task, 或需要停止
return !_run || !_tasks.empty();
});
if (!_run && _tasks.empty())
return;
_idlThrNum--;
task = move(_tasks.front()); // 按先进先出从队列取一个 task
_tasks.pop();
}
task();//执行任务
#ifdef THREADPOOL_AUTO_GROW
if (_idlThrNum>0 && _pool.size() > _initSize) //支持自动释放空闲线程,避免峰值过后大量空闲线程
return;
#endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
{
unique_lock<mutex> lock{ _lock };
_idlThrNum++;
}
}
});
{
unique_lock<mutex> lock{ _lock };
_idlThrNum++;
}
}
}
};
}
#endif //https://github.com/lzpong/
3、涉及的C++11的知识
1）using Task = function
2）pool.emplace_back([this]{…}) 和 pool.push_back([this]{…}) 功能一样，只不过前者性能会更好；
3）pool.emplace_back([this]{…}) 是构造了一个线程对象，执行函数是拉姆达匿名函数 ；
4）所有对象的初始化方式均采用了 {}，而不再使用 () 方式，因为风格不够一致且容易出错；
5）匿名函数： [this]{…} 不多说。[] 是捕捉器，this 是引用域外的变量 this指针， 内部使用死循环, 由cv_task.wait(lock,[this]{…}) 来阻塞线程；
6）delctype(expr) 用来推断 expr 的类型，和 auto 是类似的，相当于类型占位符，占据一个类型的位置；auto f(A a, B b) -> decltype(a+b) 是一种用法，不能写作 decltype(a+b) f(A a, B b)，为啥？！ c++ 就是这么规定的！
7）commit 方法是不是略奇葩！可以带任意多的参数，第一个参数是 f，后面依次是函数 f 的参数(注意:参数要传struct/class的话,建议用pointer,小心变量的作用域)！ 可变参数模板是 c++11 的一大亮点，够亮！至于为什么是 Arg… 和 arg… ，因为规定就是这么用的！
8）commit 直接使用智能调用stdcall函数，但有两种方法可以实现调用类成员，一种是使用 bind： .commit(std::bind(&Dog::sayHello, &dog))； 一种是用 mem_fn： .commit(std::mem_fn(&Dog::sayHello), &dog)；
9）make_shared 用来构造 shared_ptr 智能指针。用法大体是 shared_ptr p = make_shared(4) 然后 *p == 4 。智能指针的好处就是， 自动 delete ！
10）bind 函数，接受函数 f 和部分参数，返回currying后的匿名函数，譬如 bind(add, 4) 可以实现类似 add4 的函数！
11）forward() 函数，类似于 move() 函数，后者是将参数右值化，前者是… 肿么说呢？大概意思就是：不改变最初传入的类型的引用类型(左值还是左值，右值还是右值)；
12）packaged_task 就是任务函数的封装类，通过 get_future 获取 future ， 然后通过 future 可以获取函数的返回值(future.get())；packaged_task 本身可以像函数一样调用 () ；
13）queue 是队列类， front() 获取头部元素， pop() 移除头部元素；back() 获取尾部元素，push() 尾部添加元素；
14）lock_guard 是 mutex 的 stack 封装类，构造的时候 lock()，析构的时候 unlock()，是 c++ RAII 的 idea；
15）condition_variable cv; 条件变量， 需要配合 unique_lock 使用；unique_lock 相比 lock_guard 的好处是：可以随时 unlock() 和 lock()。 cv.wait() 之前需要持有 mutex，wait 本身会 unlock() mutex，如果条件满足则会重新持有 mutex。
16）最后线程池析构的时候,join() 可以等待任务都执行完在结束,很安全!
4、使用demo
#include "threadpool.h"
#include