C++线程池模式

1. 1 简介： 线程池是一种常用的并发设计模式，用于管理和调度多个线程进行任务处理。线程池通过预先创建一组线程，并维护一个任务队列，从任务队列中获取任务并分配给空闲的线程执行，以提高系统的性能和资源利用率。

2. 2 实现步骤： 以下是使用C++实现线程池模式的步骤：

   a. 定义任务类：首先，定义一个任务类，该类包含待执行的任务逻辑和数据。

   class Task {
   public:
       void execute() {
           // 任务的执行逻辑
       }
   };
   

   b. 实现线程池类：创建一个线程池类，该类包含线程池的管理和调度逻辑。

   class ThreadPool {
   private:
       std::vector<std::thread> threads;
       std::queue<Task> tasks;
       std::mutex mutex;
       std::condition_variable condition;
       bool stop;
   
   public:
       ThreadPool(size_t numThreads) : stop(false) {
           for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
               threads.emplace_back([this] {
                   while (true) {
                       std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
                       condition.wait(lock, [this] { return stop || !tasks.empty(); });
   
                       if (stop && tasks.empty()) {
                           return;
                       }
   
                       Task task = std::move(tasks.front());
                       tasks.pop();
   
                       lock.unlock();
   
                       task.execute();
                   }
               });
           }
       }
   
       ~ThreadPool() {
           {
               std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
               stop = true;
           }
   
           condition.notify_all();
   
           for (std::thread& thread : threads) {
               thread.join();
           }
       }
   
       void enqueueTask(const Task& task) {
           {
               std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
               tasks.push(task);
           }
   
           condition.notify_one();
       }
   };
   

   3 示例代码： 以下是一个使用线程池模式的示例代码：

   #include <iostream>
   
   int main() {
       // 创建线程池对象
       ThreadPool threadPool(4);
   
       // 添加任务到线程池
       for (int i = 0; i < 10; ++i) {
           threadPool.enqueueTask(Task());
       }
   
       // 等待任务执行完成
       std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
   
       return 0;
   }
   

3. 上述代码中，客户端可以创建线程池对象并将任务添加到线程池中，线程池会自动调度线程执行任务。

4. 4 优点：

   • 降低系统的开销：通过重用线程和任务队列的方式，减少了线程的创建和销毁的开销。
   • 提高系统的性能：线程池中的线程可以并行执行多个任务，从而提高了系统的响应速度和吞吐量。

5. 5 注意事项：

   • 在使用线程池时，需要注意任务的线程安全性和资源竞争问题。
   • 确定线程池中线程的数量，根据系统的负载和需求进行调整。