Linux下C线程池的实现

在传统服务器结构中, 常是有一个总的监听线程监听有没有新的用户连接服务器, 每当有一个新的用户进入,服务器就开启一个新的线程用户处理这个用户的数据包。这个线程只服务于这个用户 , 当用户与服务器端关闭连接以后,服务器端销毁这个线程。然而频繁地开辟与销毁线程极大地占用了系统的资源。而且在大量用户的情况下,系统为了开辟和销毁线程将浪费大量的时间和资源。线程池提供了一个解决外部大量用户与服务器有限资源的矛盾,线程池和传统的一个用户对应一个线程的处理方法不同, 它的基本思想就是在程序开始时就在内存中开辟一些线程, 线程的数目是固定的,他们独自形成一个类, 屏蔽了对外的操作, 而服务器只需要将数据包交给线程池就可以了。当有新的客户请求到达时 ,不是新创建一个线程为其服务 , 而是从“池子”中选择一个空闲的线程为新的客户请求服务 ,服务完毕后 ,线程进入空闲线程池中。如果没有线程空闲的话, 就将数据包暂时积累 , 等待线程池内有线程空闲以后再进行处理。通过对多个任务重用已经存在的线程对象 , 降低了对线程对象创建和销毁的开销。当客户请求 时 , 线程对象 已 经存 在 , 可 以 提 高 请 求 的响应时间 , 从而整体地提高了系统服务的表现。
  一般来说实现一个线程池主要包括以下几个组成部分：
1）线程管理器：用于创建并管理线程池。
2）工作线程：线程池中实际执行任务的线程。在初始化线程时会预先创建好固定数目的线程在池中，这些初始化的线程一般处于空闲状态，一般不占用CPU，占用较小的内存空间。
3）任务接口：每个任务必须实现的接口，当线程池的任务队列中有可执行任务时，被空闲的工作线程调去执行（线程的闲与忙是通过互斥量实现的，跟前面文章中的设置标志位差不多），把任务抽象出来形成接口，可以做到线程池与具体的任务无关。
4）任务队列：用来存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制，实现这种结构有好几种方法，常用的是队列，主要运用先进先出原理，另外一种是链表之类的数据结构，可以动态的为它分配内存空间，应用中比较灵活，下文中就是用到的链表。

下面的不在赘述百度《线程池技术在并发服务器中的应用》写的非常详细！

什么时候需要创建线程池呢？简单的说，如果一个应用需要频繁的创建和销毁线程，而任务执行的时间又非常短，这样线程创建和销毁的带来的开销就不容忽视，这时也是线程池该出场的机会了。如果线程创建和销毁时间相比任务执行时间可以忽略不计，则没有必要使用线程池了。
下面是Linux系统下用C语言创建的一个线程池。线程池会维护一个任务链表(每个CThread_worker结构就是一个任务)。
pool_init()函数预先创建好max_thread_num个线程，每个线程执thread_routine()函数。该函数中

while (pool->cur_queue_size == 0)
{
     pthread_cond_wait(&(pool->queue_ready),&(pool->queue_lock));
}

表示如果任务链表中没有任务，则该线程出于阻塞等待状态。否则从队列中取出任务并执行。
pool_add_worker()函数向线程池的任务链表中加入一个任务，加入后通过调用pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready))唤醒一个出于阻塞状态的线程(如果有的话)。
pool_destroy()函数用于销毁线程池，线程池任务链表中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直把任务运行完后再退出。

#include<stdio.h>  
#include<stdlib.h>  
#include<unistd.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<pthread.h>  
#include<assert.h> 
 
typedef struct worker 
{ 
    
    void* (*process) (void* arg); 
    void* arg; 
    structworker *next; 
 
} CThread_worker; 
 
 
typedef struct 
{ 
   pthread_mutex_t queue_lock; 
   pthread_cond_t queue_ready; 
    
   CThread_worker *queue_head; 
 
   int shutdown; 
   pthread_t* threadid; 
   int max_thread_num; 
    
   int cur_queue_size; 
 
} CThread_pool; 
 
int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void*arg); 
void *thread_routine (void *arg);
//share resource  
static CThread_pool *pool = NULL; 

void pool_init (int max_thread_num) 
{ 
   pool =(CThread_pool *) malloc (sizeof(CThread_pool)); 
   pthread_mutex_init(&(pool->queue_lock),NULL); 
   pthread_cond_init(&(pool->queue_ready),NULL); 
   pool->queue_head = NULL; 
   pool->max_thread_num =max_thread_num; 
   pool->cur_queue_size = 0; 
   pool->shutdown = 0; 
   pool->threadid = (pthread_t *) malloc(max_thread_num * sizeof (pthread_t)); 

   int i =0; 
   for (i = 0;i < max_thread_num; i++) 
   {  
       pthread_create(&(pool->threadid[i]), NULL,thread_routine,NULL); 
   } 
} 
 
int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void*arg) 
{ 
    
   CThread_worker *newworker = (CThread_worker *) malloc (sizeof(CThread_worker)); 
   newworker->process = process; 
   newworker->arg = arg; 
   newworker->next = NULL; 
 
   pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    
   CThread_worker *member =pool->queue_head; 
   if (member!= NULL) 
   { 
       while (member->next != NULL) 
           　　member = member->next; 
       member->next = newworker; 
   } 
   else 
   { 
       pool->queue_head = newworker; 
   } 
 
   assert(pool->queue_head != NULL); 
 
   pool->cur_queue_size++; 
   pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    
   pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready)); 
   return 0; 
} 
 
int pool_destroy () 
{ 
    if(pool->shutdown) 
       return -1; 
   pool->shutdown = 1; 
 
   pthread_cond_broadcast(&(pool->queue_ready)); 
 
   inti; 
   for (i = 0;i < pool->max_thread_num;i++) 
       pthread_join (pool->threadid[i],NULL); 
   free(pool->threadid); 
 
    
   CThread_worker *head = NULL; 
   while(pool->queue_head != NULL) 
   { 
       head = pool->queue_head; 
       pool->queue_head =pool->queue_head->next; 
       free (head); 
   } 
    
   pthread_mutex_destroy(&(pool->queue_lock)); 
   pthread_cond_destroy(&(pool->queue_ready)); 
     
   free(pool); 
    
   pool = NULL; 
   return 0; 
} 
 
 
void *  thread_routine (void*arg) 
{ 
    printf("starting thread 0x%x
", pthread_self()); 
    while(1) 
   { 
       pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
        
       while (pool->cur_queue_size == 0&&!pool->shutdown) 
       { 
           printf ("thread 0x%x is waiting
", pthread_self()); 
           pthread_cond_wait(&(pool->queue_ready),&(pool->queue_lock)); 
       } 
    
       if (pool->shutdown) 
       {         
           pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
           printf ("thread 0x%x will exit
", pthread_self()); 
           pthread_exit(NULL); 
       } 
 
       printf ("thread 0x%x is starting to work
", pthread_self()); 
 
       assert (pool->cur_queue_size !=0); 
       assert (pool->queue_head !=NULL); 
        
       pool->cur_queue_size--; 
       CThread_worker *worker =pool->queue_head; 
       pool->queue_head =worker->next; 
       pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 

       (*(worker->process))(worker->arg); 
       free (worker); 
       worker = NULL; 
   } 
    
    pthread_exit(NULL); 
} 
 
//   下面是测试代码  
 
void *  myprocess (void*arg) 
{ 
    printf("threadid is 0x%x, working on task %d
", pthread_self (),*(int *)arg); 
    sleep(1); 
    return NULL; 
} 
 
int  main (int argc, char**argv) 
{ 
    pool_init(3); 
 
    int* workingnum = (int *) malloc (sizeof (int) *10); 
    int i; 
    for (i = 0;i < 10; i++) 
    { 
       workingnum[i] = i; 
       pool_add_worker (myprocess,&workingnum[i]); 
    } 
    
    sleep(5); 
    
    pool_destroy(); 
 
    free(workingnum); 
    return 0; 
} 

 本文转自：http://hi.baidu.com/boahegcrmdghots/item/f3ca1a3c2d47fcc52e8ec2e1