線程池的使用場景和代碼實現(xiàn)！
前言：
大家周末好，今天給大家?guī)硪黄夹g文章，是關于線程池的實現(xiàn)和使用場景；我相信大家在公司里面的代碼里面經常看到這個線程池的用法，或者甚至大家可能會聽到內存池、對象池、連接池等這些專業(yè)術語，反正就很多帶池的專業(yè)術語，不過你會發(fā)現(xiàn)他們都有一個共同的特點就是“屁股”末尾都帶一個“池”字，池字，簡單理解就是用來存東西的，舉個簡單例子來說，你比如游泳池里面可以用來存儲水！
好了簡單說了一下，后面的哪些什么內存池、連接池，后期復習都再給大家分享吧，今天我們的主題是線程池。
一、線程池的實現(xiàn)：
1、為啥要用到線程池？
多線程編程，大家這個應該很熟悉了，上次有一位朋友問了一個問題，一個線程大概占用多大內存大小，一般按照POSIX標準來算的話，一個線程大概在8M左右，但是我們一般內存資源有限，在進行高并發(fā)的時候，比如說，多個客戶端同時向服務器端發(fā)送請求：
這個時候，你想一下給這么多客戶端都分配開一個大概8M的內存大小，這現(xiàn)實嘛，顯然行不通的嘛，我們來計算一下：
一個線程：8M
1024M可以開128個線程
16G內存大小可以開16x128,計算下來大概在2048個線程
所以百萬級個客戶端都分配開一個線程的話，那內存資源肯定是不夠的，所以這涉及到我們的線程池了，這也是為什么在這種場景下要使用線程池了！
為了幫助大家更好的理解線程池這個概念，我們還是舉一個生活當中的實際場景吧；去銀行存錢或者辦理相關業(yè)務，這個大家都不陌生吧，你到了銀行里面，一般來說的話，都要排隊在窗口等待前面的人把業(yè)務辦理完，才能夠輪到你來辦理你想要辦理的業(yè)務，而窗口里面就是幫你辦理各種業(yè)務的銀行工作人員，同時一般窗口辦理業(yè)務上面有一個提示電子信息，如果輪到了你，就會通知你，你就知道了輪到自己辦理業(yè)務了。
這里換個專業(yè)的角度來說（也不專業(yè)哈，只是一個打比方），你來辦理的這個業(yè)務就是一個任務（也就是一個線程，可以說成任務隊列，因為要排隊嘛，不可能一下子執(zhí)行那么多任務，任務隊列里面的任務必須一個一個執(zhí)行），而銀行工作人員相當于從任務隊列里面拿一個任務來執(zhí)行，你可以把銀行工作人員看成是執(zhí)行任務隊列；而電子顯示通知信息，你可以把它看成防止多個業(yè)務同時在一個窗口讓一個銀行工作人員來辦理，兩個窗口也就是兩個銀行工作人員同時辦理一個業(yè)務，也就是說這個電子顯示信息是一個管理組件，管理任務是否可以去辦理，管理著銀行工作人員是否開始辦理業(yè)務任務，不讓他們亂套了，合理有效的執(zhí)行任務。
那么你從上面可以看到，使用線程池的優(yōu)點了：
避免線程太多，使得內存耗盡
開始的時候，你可以把創(chuàng)建好的線程放入到線程池當中去，當我們要用的時候，就可以從線程池里面拿一個線程來用，用完這個線程的時候，再把這個線程放回到線程池里面；避免創(chuàng)建線程與銷毀的代價
2、線程池實現(xiàn)模板步驟：
其實這個線程池的實現(xiàn)大概流程步驟都差不多，如果大家平時仔細看公司代碼或者說自己去實現(xiàn)一個線程池的話，大概實現(xiàn)模板如下：
任務隊列（前來辦理業(yè)務的人）
執(zhí)行隊列（就是銀行工作人員執(zhí)行任務隊列里面的任務）
管理組件（管理任務有序的執(zhí)行）
3、線程池實現(xiàn)結構體定義：
任務隊列：
struct nTask
{
//用函數(shù)指針來存放不同的任務
void (*task_func)(struct nTask *task);
//這個參數(shù)用來做任務執(zhí)行的參數(shù)
void *user_data;
//鏈表節(jié)點的定義，這里采用鏈表的方式實現(xiàn)
struct nTask *prev;
struct nTask *next;
};
執(zhí)行隊列：
struct nWorker
{
pthread_t threadid;//線程id
int terminate;//表示是否終止任務
//表示銀行工作人員要執(zhí)行任務還要向執(zhí)行組件通告一下
struct nManager *manager;
//還是通過鏈表的方式來實現(xiàn)執(zhí)行隊列
struct nWorker *prev;
struct nWorker *next;
};
注意：這里如果沒有辦理業(yè)務的人來，銀行工作人員只能在哪里等待任務的到來，然后再執(zhí)行任務。
管理組件：
typedef struct nManager
{
struct nTask *task;
struct nWorker *workers;
pthread_mutex_t mutex;//互斥鎖
pthread_cond_t cond;//條件變量
}ThreadPool;
鏈表的插入和刪除模板：
//插入
#define LIST_INSERT(item,list) do{\
item->prev=NULL; \
item->next=list; \
if((list)!=NULL) list->prev=item;\
list=item;
}while(0)
//刪除
#define LIST_REMOVE(item,list) do{ \
if(item->prev != NULL) item->prev->next = item->next; \
if(item->next !=NULL) item->next->prev=item->prev; \
if(list == item)list = item->netx; \
item->prev=item->next=NULL;\
}while(0)
}
4、線程池接口定義如下：
1、線程池初始化接口：
int nThreadPoolCreate(ThreadPool *pool,int numWorkers)
{
//參數(shù)pool表示線程池，numWorkers表示線程池里面有多少個任務
}
2、線程池銷毀接口：
int nThreadPoolDestory(ThreadPool *pool,int nWorker)
{
}
3、往線程池里面添加任務接口：
int nThreadPoolPushTask(ThreadPool *pool,struct nTask *task)
{
}
4、線程回調函數(shù)：
void *nThreadPoolCallback(void *arg)
{
}
二、線程池工程代碼：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
//鏈表插入
#define LIST_INSTER(item,list)do{ \
item->prev=NULL; \
item->next=next; \
if(list!=NULL) list->prev=item; \
list=item;
}while(0)
//刪除
#define LIST_REMOVE(item,list)do { \
if(item->prev!=NULL)item->prev->next=item->next; \
if(item->next!=NULL)itme->next->prev=item->prev;\
if(list==item)list=item->next;
item->prev=item->next=NULL;
}while(0)
//任務隊列
struct nTask
{
void(*task_funt)(struct nTask *task);
void *uset_data;
struct nTask *prev;
struct nTask *next;
};
//執(zhí)行隊列
struct nWorker
{
pthread_t threadid;
int terminate;
struct nManager *manager;
struct nWorker *prev;
struct nWorker *next;
};
//管理組件
typedef struct nManager
{
struct nTask *tasks;
struct nWoker *workers;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
}ThreadPool;
//線程回調函數(shù)
void *nThreadPoolCallback(void *arg)
{
struct nWorker *worker=(struct nWorker*)arg;
while(1)
{
//判斷是否有任務
pthread_mutex_lock(&worker->manager-mutex);
while(worker->manager->tasks==NULL)
{
if(worker-terminate)
break;
pthread_cond_wait(&worker->manager->cond,&worker->manager->mutex);//如果沒有任務，一直等待任務的到來
}
if(worker->terminate)
{
pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex);
break;
}
struct nTask *task = worker->manager->tasks;
LIST_REMOVE(task,worker->manager->tasks);
pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex);
task->task_func(task);
}
free(worker);
}
//創(chuàng)建線程池
int nThreadPoolCreate(ThreadPool *pool, int numWorkers)
{
if(pool == NULL) return -1;
if(numWorkers < 1)numWorkers =1;
memset(&pool,0,sizeof(ThreadPool));
//開始初始化
pthread_cond_t blank_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
memcpy(&pool->cond,&blank_cond,sizeof(pthread_cond_t));
pthread_mutex_t blank_mutex =PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
memcpy(&pool->mutex,&blank_mutex,sizeof(pthread_mutex_t));
int i =0;//開線程的個數(shù),也就是執(zhí)行任務的個數(shù)
for(i=0;i < numWorkers;i++)
{
struct nWorker *worker =(struct nWorker*)malloc(sizeof(struct nWorker));
if(worker == NUll)
{
perror("malloc");
return -2;
}
memset(worker,0,sizeof(struct nWorker));
worker->manager=pool;
//創(chuàng)建線程
int ret=pthread_create(&worker->pthreadid,NULL,nThreadPoolCallback,worker);
if(ret)
{
perror("pthread_create");
free(worker);
return -3;
}
LIST_INSERT(worker,pool->workers);
}
}
//線程池銷毀
int nThreadPoolDestory(ThreadPool *pool,int nWorker)
{
struct nWorker *worker = NULL;
for(worker=pool->workers;worker!=NULL;worker=worker->next)
{
worker->terminate;
}
pthread_mutex_lock(&pool->mutex);
pthread_cond_broadcast(&pool->cond);//做一個廣播通知
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
pool->workers = NULL;
pool->tasks = NULL;
}
//往線程池里面添加任務
int nThreadPoolPushTask(ThreadPool *pool,struct nTask *task)
{
pthread_mutex_lock(&pool->mutex);
LIST_INSERTER(task,pool->tasks);
pthread_cond_sigal(&pool->cond);// 發(fā)送一個信號，有人來辦理業(yè)務了
pthread_mutex_unlock(&pool-mutex);
}
#if 1
#define THREADPOOL_INIT_COUNT 20
#define TASK_INIT_SIZE 1000
void task_entry(struct nTask *task) { //type
//struct nTask *task = (struct nTask*)task;
int idx = *(int *)task->user_data;
printf("idx: %d\n", idx);
free(task->user_data);
free(task);
}
int main(void) {
ThreadPool pool = {0};
nThreadPoolCreate(&pool, THREADPOOL_INIT_COUNT);
// pool --> memset();
int i = 0;
for (i = 0;i < TASK_INIT_SIZE;i ++) {
struct nTask *task = (struct nTask *)malloc(sizeof(struct nTask));
if (task == NULL) {
perror("malloc");
exit(1);
}
memset(task, 0, sizeof(struct nTask));
task->task_func = task_entry;
task->user_data = malloc(sizeof(int));
*(int*)task->user_data = i;
nThreadPoolPushTask(&pool, task);
}
getchar();
}
代碼量稍微有點多，大家可以多多看看幾遍！
三、總結：
今天的分享暫時到這里了，今天線程池的分享花的時間比較多，才整理出來，下個禮拜開始音視頻的分享，后面的其他復習知識，會慢慢整理分享出來。
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