半同步/半反應堆線程池實現


半同步/半反應堆線程池:主線程監聽listen socket和接收到的所有連接socket,當有客戶端請求任務時,將任務對象插入到工作任務對象中;等待在任務隊列上的工作線程通過競爭來取得任務對象並處理之。其中的工作任務隊列完成了主線程與工作線程之間的解耦,但是由於同一客戶連接的任務請求可能由不同的線程來處理,所以這要求所有的客戶請求是無狀態的。

具體細節,盡在代碼中

#ifndef THREADPOOL_H
#define THREADPOOL_H

#include <list>
#include <cstdio>
#include <exception>
#include <pthread.h>
#include "locker.h"

//線程池類:模板參數為任務對象
template< typename T >
class threadpool
{
public:
    threadpool( int thread_number = 8, int max_requests = 10000 );
    ~threadpool();
    bool append( T* request );//主線程向任務隊列中添加任務

private:
//注意:(當把線程函數封裝在類中,this指針會作為默認的參數被傳進函數中,從而和線程函數參數(void*)不能匹配。
//解決: 線程函數作為靜態函數,因為在C++中靜態函數沒有this指針)
    static void* worker( void* arg ); //工程線程運行函數:調用run函數,從工作隊列中取出任務,進而調用任務對象的處理函數進程任務處理
    void run();

private:
    int m_thread_number; //線程池中的線程數
    int m_max_requests;//最大請求數量
    pthread_t* m_threads;//線程數組
    std::list< T* > m_workqueue;//請求隊列
    locker m_queuelocker;//請求隊列的互斥鎖
    sem m_queuestat;//信號量:是否有任務需要處理
    bool m_stop; //是否需要結束線程
};

template< typename T >
threadpool< T >::threadpool( int thread_number, int max_requests ) : 
        m_thread_number( thread_number ), m_max_requests( max_requests ), m_stop( false ), m_threads( NULL )
{
    if( ( thread_number <= 0 ) || ( max_requests <= 0 ) )
    {
        throw std::exception();
    }

    m_threads = new pthread_t[ m_thread_number ];
    if( ! m_threads )
    {
        throw std::exception();
    }

    for ( int i = 0; i < thread_number; ++i )
    {
        printf( "create the %dth thread\n", i );
        if( pthread_create( m_threads + i, NULL, worker, this ) != 0 )//創建線程(注意線程函數為靜態成員函數,且將this指針作為參數,以訪問進程池的成員變量)
        {
            delete [] m_threads;
            throw std::exception();
        }
        if( pthread_detach( m_threads[i] ) )  //將工作線程設置為脫離線程(當脫離線程退出時,系統會自動回收該線程的資源),否則需要其他線程來回收該線程的資源
        {
            delete [] m_threads;
            throw std::exception();
        }
    }
}

template< typename T >
threadpool< T >::~threadpool()
{
    delete [] m_threads;
    m_stop = true;
}

//主線程將新任務加入任務隊列
template< typename T >
bool threadpool< T >::append( T* request )
{
    m_queuelocker.lock();//由於任務隊列被所有線程共享,因此需要先加鎖
    if ( m_workqueue.size() > m_max_requests )
    {
        m_queuelocker.unlock();
        return false;
    }
    m_workqueue.push_back( request );
    m_queuelocker.unlock();
    m_queuestat.post();//將信號量+1,如果大於0,則喚醒等待該信號量的工作線程
    return true;
}

//線程函數
template< typename T >
void* threadpool< T >::worker( void* arg )
{
    threadpool* pool = ( threadpool* )arg;
    pool->run();
    return pool;
}

//工作線程的處理函數:從任務隊列中取出任務對象,然后調用任務對象的邏輯處理函數完成客戶請求任務
template< typename T >
void threadpool< T >::run()
{
    while ( ! m_stop )
    {
        m_queuestat.wait();//等待信號量大於0
        m_queuelocker.lock();//鎖住任務隊列
        if ( m_workqueue.empty() )
        {
            m_queuelocker.unlock();
            continue;
        }
        T* request = m_workqueue.front();//取出任務對象
        m_workqueue.pop_front();
        m_queuelocker.unlock();
        if ( ! request )
        {
            continue;
        }
        request->process();//處理客戶任務
    }
}

#endif

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