使用C++11封装线程池ThreadPool
读本文之前，请务必阅读：
使用C++11的function/bind组件封装Thread以及回调函数的使用
线程池本质上是一个生产者消费者模型，所以请熟悉这篇文章：Linux组件封装（五）一个生产者消费者问题示例。
在ThreadPool中，物品为计算任务，消费者为pool内的线程，而生产者则是调用线程池的每个函数。
搞清了这一点，我们很容易就需要得出，ThreadPool需要一把互斥锁和两个同步变量，实现同步与互斥。
存储任务，当然需要一个任务队列。
除此之外，我们还需要一系列的Thread，因为Thread无法复制，所以我们使用unique_ptr作为一个中间层。
所以Thread的数据变量如下：
class ThreadPool : boost::noncopyable { public: typedef std::function<void ()> Task; ThreadPool(size_t queueSize, size_t threadsNum); ~ThreadPool(); void start(); void stop(); void addTask(Task task); //C++11 Task getTask(); bool isStarted() const { return isStarted_; } void runInThread(); private: mutable MutexLock mutex_; Condition empty_; Condition full_; size_t queueSize_; std::queue<Task> queue_; const size_t threadsNum_; std::vector<std::unique_ptr<Thread> > threads_; bool isStarted_; };
显然，我们使用了function，作为任务队列的任务元素。
构造函数的实现较简单，不过，之前务必注意元素的声明顺序与初始化列表的顺序相一致。
ThreadPool::ThreadPool(size_t queueSize, size_t threadsNum) : empty_(mutex_), full_(mutex_), queueSize_(queueSize), threadsNum_(threadsNum), isStarted_(false) { }
添加和取走任务是生产者消费者模型最核心的部分，但是套路较为固定，如下：
void ThreadPool::addTask(Task task) { MutexLockGuard lock(mutex_); while(queue_.size() >= queueSize_) empty_.wait(); queue_.push(std::move(task)); full_.notify(); } ThreadPool::Task ThreadPool::getTask() { MutexLockGuard lock(mutex_); while(queue_.empty()) full_.wait(); Task task = queue_.front(); queue_.pop(); empty_.notify(); return task; }
注意我们的addTask使用了C++11的move语义，在传入右值时，可以提高性能。
还有一些老生常谈的问题，例如：
wait前加锁
使用while循环判断wait条件（为什么？）
要想启动线程，需要给Thread提供一个回调函数，编写如下：
void ThreadPool::runInThread() { while(1) { Task task(getTask()); if(task) task(); } }
就是不停的取走任务，然后执行。
OK，有了线程的回调函数，那么我们可以编写start函数。
void ThreadPool::start() { isStarted_ = true; //std::vector<std::unique<Thread> > for(size_t ix = 0; ix != threadsNum_; ++ix) { threads_.push_back( std::unique_ptr<Thread>( new Thread( std::bind(&ThreadPool::runInThread, this)))); } for(size_t ix = 0; ix != threadsNum_; ++ix) { threads_[ix]->start(); } }
这里较难理解的是线程的创建，Thread内存放的是std::unique_ptr<Thread>，而ptr的创建需要使用new动态创建Thread，Thread则需要在创建时，传入回调函数，我们采用bind适配runInThread的参数值。
这里我们采用C++11的unique_ptr，成功实现vector无法存储Thread（为什么？）的问题。
我们的第一个版本已经编写完毕了。
添加stop功能
刚才的ThreadPool只能启动，无法stop，我们从几个方面着手，利用bool变量isStarted_，实现正确退出。
改动的有以下几点：
首先是Thread的回调函数不再是一个死循环，而是：
void ThreadPool::runInThread() { while(isStarted_) { Task task(getTask()); if(task) task(); } }
然后addTask和getTask，在while循环判断时，加入了bool变量：
void ThreadPool::addTask(Task task) { MutexLockGuard lock(mutex_); while(queue_.size() >= queueSize_ && isStarted_) empty_.wait(); if(!isStarted_) return; queue_.push(std::move(task)); full_.notify(); } ThreadPool::Task ThreadPool::getTask() { MutexLockGuard lock(mutex_); while(queue_.empty() && isStarted_) full_.wait(); if(!isStarted_) //线程池关闭 return Task(); //空任务 assert(!queue_.empty()); Task task = queue_.front(); queue_.pop(); empty_.notify(); return task; }
这里注意，退出while循环后，需要再判断一次bool变量，因为未必是条件满足了，可能是线程池需要退出，调整了isStarted变量。
最后一个关键是我们的stop函数：
void ThreadPool::stop() { if(isStarted_ == false) return; { MutexLockGuard lock(mutex_); isStarted_ = false; //清空任务 while(!queue_.empty()) queue_.pop(); } full_.notifyAll(); //激活所有的线程 empty_.notifyAll(); for(size_t ix = 0; ix != threadsNum_; ++ix) { threads_[ix]->join(); } threads_.clear(); }
这里有几个关键：
先将bool设置为false，然后调用notifyAll，激活所有等待的线程（为什么）。
最后我们总结下ThreadPool关闭的流程：
1.isStarted设置为false
2.加锁，清空队列
3.发信号激活所有线程
4.正在运行的Thread，执行到下一次循环，退出
5.正在等待的线程被激活，然后while判断为false，执行到下一句，检查bool值，然后退出。
6.主线程依次join每个线程。
7.退出。
最后补充下析构函数的实现：
ThreadPool::~ThreadPool() { if(isStarted_) stop(); }
完毕。