C++ Thread对象封装

Pthread库是posix linux的线程库,调用接口如下,我们模仿JDK,对Thread进行封装,具体的业务逻辑只需要如同Thread一样实现run方法即可。

线程操纵函数(简介起见,省略参数)

pthread_create():创建一个线程
pthread_exit():终止当前线程
pthread_cancel():中断另外一个线程的运行
pthread_join():阻塞当前的线程,直到另外一个线程运行结束
pthread_attr_init():初始化线程的属性
pthread_attr_setdetachstate():设置脱离状态的属性(决定这个线程在终止时是否可以被结合)
pthread_attr_getdetachstate():获取脱离状态的属性
pthread_attr_destroy():删除线程的属性
pthread_kill():向 线程发送一个信号

 
 首先,构造一个run接口如下:

class  TC_Runable
{
public :
     virtual  ~TC_Runable(){};
     virtual  void  run() = 0;
};


声明线程基础类:
/**
 * 线程基类.
 * 线程基类,所有自定义线程继承于该类,同时实现run接口即可,   
 * 可以通过TC_ThreadContorl管理线程。
 */
class  TC_Thread  :  public  TC_Runable
{
public :

      /**
     * @brief  构造函数
      */
     TC_Thread();

      /**
     * @brief  析构函数
      */
      virtual  ~TC_Thread(){};

      /**
     * @brief  线程运行
      */
      TC_ThreadControl  start();

     /**
     * @brief  获取线程控制类.
     *
     * @return ThreadControl
     */
     TC_ThreadControl  getThreadControl()  const ;

     /**
     * @brief  线程是否存活.
     *
     * @return bool 存活返回true,否则返回false
     */
     bool  isAlive()  const ;

      /**
     * @brief  获取线程id.
      *
      * @return pthread_t 线程id
      */
     pthread_t id() {  return  _tid ; }

protected :

      /**
      * @brief  静态函数, 线程入口.
      * 
      * @param pThread 线程对象
      */
      static  void  threadEntry( TC_Thread  *pThread);

      /**
     * @brief  运行
      */
     virtual  void  run() = 0;

protected :
     /**
     * 是否在运行
     */
     bool              _running ;

     /**
     * 线程ID
     */
    pthread_t       _tid ;

     /**
     * 线程锁
     */
     TC_ThreadLock     _lock ;
};

根据Pthread提供的接口实现该Thread类。

线程构造函数:
TC_Thread::TC_Thread() :  _running (  false ),  _tid (-1)
{
}
初始化tid为-1,线程状态running为false。


线程执行入口,该方法声明的时候必须为静态方法,因为该方法符合pthread_create方法中的函数指针的类型,该方法将会回调thread的具体的子类 重载 的run方法,thread子类的实例通过指针传递进来。

void  TC_Thread::threadEntry(  TC_Thread  *pThread)
{
    pThread-> _running  =  true ;

    {
         TC_ThreadLock :: Lock  sync(pThread->  _lock );
        pThread->  _lock .notifyAll();
    }

     try
    {
        pThread->run();
    }
     catch (...)
    {
        pThread->  _running  =  false ;
         throw ;
    }
    pThread-> _running  =  false ;
}


通过调用start方法线程开始执行,但并不负责具体的执行逻辑,所以该方法对于start来说是通过的,是调用pthread_ctreat的地方,在该方法中,会调用this.threadEntity函数,通过其回调this.run()
TC_ThreadControl  TC_Thread::start()
{
     TC_ThreadLock :: Lock  sync( _lock );

     if ( _running )
    {
         throw  TC_ThreadThreadControl_Exception ( "[TC_Thread::start] thread has start" );
    }

     int  ret = pthread_create(& _tid  ,
                   0,
                   (  void  *(*)(  void  *))& threadEntry,
                   (  void  *)  this );

     if (ret != 0)
    {
         throw  TC_ThreadThreadControl_Exception ( "[TC_Thread::start] thread start error" , ret);
    }

     _lock .wait();

     return  TC_ThreadControl ( _tid );
}


获取线程控制工具类
TC_ThreadControl  TC_Thread::getThreadControl ()  const
{
     return  TC_ThreadControl ( _tid );
}


判断线程当前状态。
bool  TC_Thread::isAlive()  const
{
     return  _running ;
}

整个线程类封装设计的难点在于,如果保证running的同步,我们必须保证线程真正在执行run方法的时候,该running设置为true,也就是说不能单纯的在start中变更该状态,因为此时有可能threadEntity并没有被执行(Pthread_creat)

C++ Thread对象封装_第1张图片

在start方法中,首先便获取锁并顺序执行,但是start方法并不返回将wait住(3)(因为此事线程提方法并不一定成功执行,也就是说start能够返回的标志是该线程状态必须为running,否则在业务层面执行完start方法紧接着判断线程isalive却返回false会给调用者带来迷茫,甚至导致重复启动),threadEntity执行时表明pthread_create方法已经开始执行了,新线程执行OK,此时该方法将running设置为true(1),并且试图获取锁,此时如果wait已经执行,则获取锁操作可以成功,如果wait不成功,则会阻塞在这里等待wait操作的到来释放锁。

    {
         TC_ThreadLock :: Lock  sync(pThread->  _lock );
        pThread->  _lock .notifyAll();
    }

这个大括号很重要,表示sync的生命周期在大括号结束的时候会释放,锁释放代表着notifyAll生效(真正的通知wait解除阻塞是在锁释放的时候进行的,因为wait需要重新获取锁),此时running为true,start方法可以安全返回了。当方法进行完之后,将running重新设置为false(2)。





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