linux网络编程之简单的线程池实现

转眼间离15年的春节越来越近了，还有两周的工作时间貌似心已经不在异乡了，期待与家人团聚的日子，当然最后两周也得坚持站好最后一班岗，另外期待的日子往往是心里不能平静的，越是想着过年，反而日子过得越慢，于是乎，还是用学习来充斥这些碎片时间，当人一充实，时间也就过得快了，继续学习：

上次中已经用互斥锁与条件变量来改造了生产者与消费者问题，这次利用它来实现一个线程池，加强对条件变量及互斥锁的认识，下面开始：

关于什么是线程池，这里就不多说了，应该基本都在实际中用到过，下面关于线程池实现有几个点需要说明一下：

线程池，顾名思义就是拥有若干个线程，对于线程的个数是有严格的要求的，并非越多越好，太多了会增加系统的开销，太少了又会降低并发量。

执行时间较长的任务是不太适合放在线程池中进行处理，比如说：线程的执行时间跟进程的生命周期是一致的，那么这个任务的执行就没必要放到线程池中进行，直接用普通的线程既可。

那线程池当中的线程个数究竟存放多少个比较合适呢？实际上这跟任务类型有关系：

①、计算密集型任务：一般这个任务是占用CPU的，它很少被外界的事件打断，这时线程个数 = CPU个数，如果线程个数>CPU个数，由于CPU的个数是一定的，那么能够并发的数目也是一定的，所以会用少量的CPU个数来调度多个线程，这肯定会涉及到线程与线程之间的切换开销，因而会降低效率。

②、I/O密集型任务：这种任务在运行时，可能会被I/O中断，也就是说这个线程会挂起，这时线程个数 > CPU个数，

那接下来先了解一下线程池实现中，需要用到的结构体：

下面则开始实现，首先在头文件中定义上面的数据结构:

其中用到了条件变量，这里对条件变量进行了简单的封装，所以先来看下是如何封装的：

从声明的这些函数中很容易就能想到它们的各个实现：

condition.c:

#include "condition.h"

//初使化条件变量，可想而知是对互斥锁和条件变量进行初始化
int condition_init(condition_t *cond)
{
    int status;
    if ((status = pthread_mutex_init(&cond->pmutex, NULL)))
        return status;

    if ((status = pthread_cond_init(&cond->pcond, NULL)))
        return status;

    return 0;
}

//对互斥锁进行锁定
int condition_lock(condition_t *cond)
{
    return pthread_mutex_lock(&cond->pmutex);
}

//对互斥锁进行解锁
int condition_unlock(condition_t *cond)
{
    return pthread_mutex_unlock(&cond->pmutex);
}

//在条件变量上等待条件
int condition_wait(condition_t *cond)
{
    return pthread_cond_wait(&cond->pcond, &cond->pmutex);
}

//具有超时功能的等待功能
int condition_timedwait(condition_t *cond, const struct timespec *abstime)
{
    return pthread_cond_timedwait(&cond->pcond, &cond->pmutex, abstime);
}

//向等待线程发起一个通知
int condition_signal(condition_t *cond)
{
    return pthread_cond_signal(&cond->pcond);
}

//向等待线程发起广播
int condition_broadcast(condition_t* cond)
{
    return pthread_cond_broadcast(&cond->pcond);
}

//销毁条件变量
int condition_destroy(condition_t* cond)
{
    int status;
    if ((status = pthread_mutex_destroy(&cond->pmutex)))
        return status;

    if ((status = pthread_cond_destroy(&cond->pcond)))
        return status;

    return 0;
}

接着来实现一下线程池：

在正式实现这些函数之前，其实可以先从使用者的角度来看，如何使用这些线程池，如下：

其实这是典型的“测试驱动开发”，先编写好测试代码，然后再来从使用的角度去具体实现，下面则开始具体实现线程池相应的方法：

接下来实现往线程池中添加任务：

其添加过程是从尾部进行添加的，其实就是单链表的应用。

这里需要注意一个问题，就是在使用条件变量之前是需要对进行互斥的，因为队列资源是生产者与消费者都可以访问的，所以需要互斥：

接下来来处理线程的执行入口函数，线程应该是等待任务并且处理任务，也就是它是一个消费者线程：

下面来编译运行一下，在运行之后，需要在main函数中做一下sleep:

而分析一下输出结果：

而且是经过15秒之后，则进程退出了，但是有个问题，就是当任务执行完了，应该线程也能动态减少，目前当任务执行完了之后，所有线程都还在，也就是需要看到这样的输出：

但是目前看不到这样的状态，而是等到进程退出来线程才销毁，所以需要对代码进行改进，这时就需要用到等待超时的一个函数：

也就是如果线程等待超时了，则代表没有任务了，则该线程就可以销毁了，所以将condition_wait需要换成condition_timedwait函数：

查看一相man帮助：

下面来改造一下：

【说明】:获取当前时间可以用函数clock_gettime：

下面再来做超时处理：

好了下面再来运行一下：

从结果中可以看出：

接下来就剩最后一个销毁方法没有实现了，而main中的sleep则可以去掉了：

其中看到有等待条件变量，那是谁来通知该条件变量呢，当然是在任务执行时，于时需要修改任务执行线程里面的代码：

下面再来编译运行一下，在运行之前，可以将之前的休眠代码去掉了：

下面再来看下最终效果：

可见当线程任务都执行完了，所有的线程也销毁了，这样代码就是比较合理的，好了今天的逻辑有些复杂，需好好消化。