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linux线程池

news 2025/7/12 23:59:23

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。

* 2. 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。

* 3. 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.

线程池的种类：

* 线程池示例：

* 1. 创建固定数量线程池，循环从任务队列中获取任务对象，

* 2. 获取到任务对象后，执行任务对象中的任务接口

代码的大概整体结构：

main.cc

#include "threadpool.hpp"
#include "task.hpp"int main(){threadpool<task>* tp=new threadpool<task>();//在使用模板类时，始终需要提供具体的类型参数，这样编译器才能正确生成类型安全的代码。如果不加类型参数，将导致编译错误。tp->init();tp->start();int cnt=10;while(cnt){//向线程池推任务sleep(1);task t(1,1);tp->equeue(t);sleep(1);cout<<"cnt: "<<cnt--<<endl;}tp->stop();cout<<"stop!!!!!!!"<<endl;sleep(10);return 0;
}

task.hpp

#pragma once
#include<iostream>
#include<functional>
using namespace std;class task
{
public:task() {}task(int x, int y) : _x(x), _y(y){}void excute(){_result = _x + _y;}void operator()(){excute();}string debug(){string msg = to_string(_x) + "+" + to_string(_y) + "=?";return msg;}string result(){string msg = to_string(_x) + "+" + to_string(_y) +"="+ to_string(_result);return msg;}~task(){}private:int _x;int _y;int _result;
};

thread.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <pthread.h>
#include <functional> //回调方法using namespace std;
namespace threadmodel // 构造一个命名空间
{//typedef void (*func_t)(threaddate *td);//    typedef void (*func_t)(const string &name); // func_t 是一个指向返回类型为 void 且有参数的函数的指针。//     // func_t 现在可以用作一个函数指针类型的别名，表示任何指向带字符串参数且返回类型为 void 的函数的指针。using func_t=function<void(const string&)>;//返回值为void，参数为空的函数类型class thread{public:void excute(){cout << _name << " is running ! " << endl;_running = true;_func(_name);       // 回调不仅回调运行，他还得结束_running = false; // 回调完就结束了}public:thread(const string &name, func_t func) : _name(name), _func(func){cout << "create: " << name << " done! " << endl;}static void *threadroutine(void *agv)          // 只要线程启动，新线程都会启动这个方法{                                              // 因为是类内定义的方法，所以会隐含一个this指针参数,加了static就可以，这是因为 static 成员函数不与类的实例相关联，因此它不需要 this 指针。thread *self = static_cast<thread *>(agv); // 获得当前对象。因为要调用_func，但_func是动态的，静态函数无法访问所以传this指针访问self->excute();return nullptr;}bool start(){ // 线程启动方法int n = ::pthread_create(&_tid, nullptr, threadroutine, this);// 使用::pthread_create确保调用的是全局命名空间中的pthread_create函数,避免当前命名空间内可能存在的同名函数的影响。// 直接使用 pthread_create 会根据当前命名空间查找，如果找到了同名函数，就会调用那个函数。if (n != 0)return false;return true;}string status(){if (_running){return "running";}elsereturn "sleep";}void stop(){ // 线程停止方法if (_running){                     // 得先有线程才能停止_running = false; // 状态停止::pthread_cancel(_tid);cout << _name << " stop ! " << endl;}}void join(){ // 线程等待方法if (!_running){ // 没有running才值得join::pthread_join(_tid, nullptr);cout << _name << " join ! " << endl;}}string threadname(){return _name;}~thread(){}private:string _name;   // 线程的名字pthread_t _tid; // 线程的idbool _running;  // 是否处于工作状态func_t _func;   // 线程要执行的回调函数};
};

threadpool.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <string>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional>
#include "thread.hpp"using namespace std;
using namespace threadmodel;static const int faultnum = 5;void test()
{while (true){cout << "hello world" << endl;sleep(1);}
}template <typename T>
class threadpool
{
private:void lockqueue(){pthread_mutex_lock(&_mutex);}void unlockqueue(){pthread_mutex_unlock(&_mutex);}void wakeup(){pthread_cond_signal(&_cond); // 唤醒一个}void wakeupall(){pthread_cond_broadcast(&_cond); // 唤醒全部}void Sleep(){pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex); // 等待}bool isempty(){return _task_queue.empty();}void handlertask(const string &name){ // 每个线程都执行这个方法while (true){// 拿任务lockqueue();while (isempty() && _isrunning) // 没任务并且线程不退出{                               // 防止伪唤醒·用while// 为空的任务列表，那就去休眠_sleep_thread_num++;Sleep();_sleep_thread_num--;}// 判定一种情况if (isempty() && !_isrunning){ // 任务队列空的并且线程池想退出cout << name << ": " << " quit" << endl ;unlockqueue();break;}// 有任务T t = _task_queue.front(); // 取任务_task_queue.pop();         // 老任务弹走unlockqueue();t(); // 处理任务，此处不用/不能在临界区中处理，避免浪费时间因为任务已经是你的了，你自己去处理，不占用公共资源cout << name << ": " << t.result() << endl;}}public:threadpool(int thread_num = faultnum) : _thread_num(thread_num), _isrunning(false), _sleep_thread_num(0){pthread_mutex_init(&_mutex, nullptr);pthread_cond_init(&_cond, nullptr);}void init(){ // 初始化func_t func = bind(&threadpool::handlertask, this, placeholders::_1);for (int i = 0; i < _thread_num; i++){string threadname = "thread-" + to_string(i + 1);_threads.emplace_back(threadname, func); // 提供名字和任务// emplace_back它的作用是在容器的末尾直接构造一个对象。emplace_back允许你直接传递构造对象所需的参数}}void start(){ // 开始_isrunning = true;for (auto &threadd : _threads){threadd.start();}}void equeue(const T &in){                // 向线程池中推送任务lockqueue(); // 加if (_isrunning)//运行才可以{_task_queue.push(in);if (_sleep_thread_num > 0)wakeup(); // 唤醒}unlockqueue(); // 解}void stop(){lockqueue();_isrunning = false;wakeupall();unlockqueue();}~threadpool(){pthread_mutex_destroy(&_mutex);pthread_cond_destroy(&_cond);}private:int _thread_num;         // 期待有多少线程vector<thread> _threads; // 对象全在这里queue<T> _task_queue;    // 任务队列,他就是临界资源bool _isrunning;         // 是否运行int _sleep_thread_num; // 休眠的线程的个数pthread_mutex_t _mutex; // 对queue的锁pthread_cond_t _cond;   // 条件变量
};

日志：软件运行的记录信息，向显示器打印，向文件打印，特定的格式(统一格式输出) ；

格式：[日志等级][pid][filename][filenumber][time] 日志内容(支持可变参数)；

日志等级：

1. DEBUG

//详细的信息，用于调试程序。包括内部状态和控制流的信息。通常在开发和测试阶段使用。

2. INFO

//一般信息，表示程序正常运行时的重要事件。例如系统启动、关闭或者某个操作成功完成等。

3. WARNING

//警告信息，表示可能会导致问题的事件。并不意味着错误，但可能需要注意的情况，例如某个功能即将过时。

4. ERROR

//错误信息，表示程序中发生了问题。这些问题会影响某个特定的功能或操作，但不会导致程序崩溃。

5. FATAL --致命的

//致命错误，表示程序遇到严重问题并即将停止运行。例如，关键资源不可用，无法继续执行。