线程池的实现
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <pthread.h>
6 #include <assert.h>
7
8 /*
9 *线程池里所有运行和等待的任务都是一个CThread_worker
10 *由于所有任务都在链表里，所以是一个链表结构
11 */
12 typedef struct worker
13 {
14 /*回调函数，任务运行时会调用此函数，注意也可声明成其它形式*/
15 void *(*process) (void *arg);
16 void *arg;/*回调函数的参数*/
17 struct worker *next;
18
19 } CThread_worker;
20
21
22
23 /*线程池结构*/
24 typedef struct CThread_pool
25 {
26 pthread_mutex_t queue_lock;
27 pthread_cond_t queue_ready;
28
29 /*链表结构，线程池中所有等待任务*/
30 CThread_worker *queue_head;
31
32 /*是否销毁线程池*/
33 int shutdown;
34 pthread_t *threadid;
35 /*线程池中允许的活动线程数目*/
36 int max_thread_num;
37 /*当前等待队列的任务数目*/
38 int cur_queue_size;
39
40 } CThread_pool;
41
42
43
44 int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg);
45 void *thread_routine (void *arg);
46
47
48 //share resource
49 static CThread_pool *pool = NULL;
50
51 void pool_init (int max_thread_num)
52 {
53 pool = (CThread_pool *) malloc (sizeof (CThread_pool));
54
55 /*线程同步，初始化信号量和条件变量*/
56 pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL);
57 pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL);
58
59 pool->queue_head = NULL;
60
61 pool->max_thread_num = max_thread_num;
62 pool->cur_queue_size = 0;
63
64 pool->shutdown = 0;
65
66 pool->threadid = (pthread_t *) malloc (max_thread_num * sizeof (pthread_t));
67 int i = 0;
68 for (i = 0; i < max_thread_num; i++)
69 {
70 pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, thread_routine, NULL);
71 }
72 }
73
74
75
76 /*向线程池中加入任务*/
77 int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg)
78 {
79 /*构造一个新任务*/
80 CThread_worker *newworker = (CThread_worker *) malloc (sizeof (CThread_worker));
81 newworker->process = process;
82 newworker->arg = arg;
83 newworker->next = NULL;/*别忘置空*/
84
85 pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock));
86 /*将任务加入到等待队列中*/
87 CThread_worker *member = pool->queue_head;
88 if (member != NULL)
89 {
90 while (member->next != NULL)
91 member = member->next;
92 member->next = newworker;
93 }
94 else
95 {
96 pool->queue_head = newworker;
97 }
98
99 assert (pool->queue_head != NULL);
100
101 pool->cur_queue_size++;
102 pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));
103 /*好了，等待队列中有任务了，唤醒一个等待线程；
104 注意如果所有线程都在忙碌，这句没有任何作用*/
105 pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready));
106 return 0;
107 }
108
109
110
111 /*销毁线程池，等待队列中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直
112 把任务运行完后再退出*/
113 int
114 pool_destroy ()
115 {
116 if (pool->shutdown)
117 return -1;/*防止两次调用*/
118 pool->shutdown = 1;
119
120 /*唤醒所有等待线程，线程池要销毁了*/
121 pthread_cond_broadcast (&(pool->queue_ready));
122
123 /*阻塞等待线程退出，否则就成僵尸了*/
124 int i;
125 for (i = 0; i < pool->max_thread_num; i++)
126 pthread_join (pool->threadid[i], NULL);
127 free (pool->threadid);
128
129 /*销毁等待队列*/
130 CThread_worker *head = NULL;
131 while (pool->queue_head != NULL)
132 {
133 head = pool->queue_head;
134 pool->queue_head = pool->queue_head->next;
135 free (head);
136 }
137 /*条件变量和互斥量也别忘了销毁*/
138 pthread_mutex_destroy(&(pool->queue_lock));
139 pthread_cond_destroy(&(pool->queue_ready));
140
141 free (pool);
142 /*销毁后指针置空是个好习惯*/
143 pool=NULL;
144 return 0;
145 }
146
147
148
149 void * thread_routine (void *arg)
150 {
151 printf ("starting thread %u\n", (unsigned int)pthread_self ());
152 while (1)
153 {
154 pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock));
155 /*如果等待队列为0并且不销毁线程池，则处于阻塞状态; 注意
156 pthread_cond_wait是一个原子操作，等待前会解锁，唤醒后会加锁*/
157 while (pool->cur_queue_size == 0 && !pool->shutdown)
158 {
159 printf ("thread %u is waiting\n", (unsigned int)pthread_self ());
160 pthread_cond_wait (&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock));
161 }
162
163 /*线程池要销毁了*/
164 if (pool->shutdown)
165 {
166 /*遇到break,continue,return等跳转语句，千万不要忘记先解锁*/
167 pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));
168 printf ("thread %u will exit\n", (unsigned int)pthread_self ());
169 pthread_exit (NULL);
170 }
171
172 printf ("thread %u is starting to work\n", (unsigned int)pthread_self ());
173
174 /*assert是调试的好帮手*/
175 assert (pool->cur_queue_size != 0);
176 assert (pool->queue_head != NULL);
177
178 /*等待队列长度减去1，并取出链表中的头元素*/
179 pool->cur_queue_size--;
180 CThread_worker *worker = pool->queue_head;
181 pool->queue_head = worker->next;
182 pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));
183
184 /*调用回调函数，执行任务*/
185 (*(worker->process)) (worker->arg);
186 free (worker);
187 worker = NULL;
188 }
189 /*这一句应该是不可达的*/
190 pthread_exit (NULL);
191 }
192
193 // 下面是测试代码
194
195 void * myprocess (void *arg)
196 {
197 printf ("threadid is %u, working on task %d\n", (unsigned int)pthread_self (), *(int *) arg);
198 sleep (1);/*休息一秒，延长任务的执行时间*/
199 return NULL;
200 }
201
202 int
203 main (int argc, char **argv)
204 {
205 pool_init (3);/*线程池中最多三个活动线程*/
206
207 /*连续向池中投入10个任务*/
208 int *workingnum = (int *) malloc (sizeof (int) * 10);
209 int i;
210 for (i = 0; i < 10; i++)
211 {
212 workingnum[i] = i;
213 // pool_add_worker (myprocess, &workingnum[i]);
214 }
215 /*等待所有任务完成*/
216 sleep (5);
217 /*销毁线程池*/
218 pool_destroy ();
219
220 free (workingnum);
221 return 0;
222 }1.线程池基本原理
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！
转自：http://blog.csdn.net/zouxinfox/article/details/3560891
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。