C 线程池

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C 线程池

C 线程池


title: C线程池

categories: [C++]

tags: [编程语言]

date: 2021/06/28

作者:hackett 微信公众号:加班猿

C线程池

1、准备工作

查看线程相关接口函数:

线程创建

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数说明:

1.参数thread指向存放新创建线程的线程ID的地址

2.attr参数用于定制各种不同的线程属性,暂可以把它设置为NULL,以创建默认属性的线程。

3.start_routine是个函数指针,该函数返回类型是void*,同时形式参数也是void*。新创建的线程从start_routine函数的地址开始运行。该函数只有一个无类型指针参数arg.如果需要向start_routine函数传递的参数不止一个,那么需要把这些参数放到一个结构中,然后把这个结构的地址作为arg参数传入。

返回值:

线程创建成功返回0,失败返回其他数值

线程退出

void pthread_exit(void *retval);

参数说明:

retval是一个无类型指针,进程中的其他线程可以通过调用pthread_join函数访问到这个指针。

线程等待

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数说明:

调用这个函数的线程将一直阻塞,直到指定的线程调用pthread_exit. 如果对线程的返回值不感兴趣,可以把retval置为NULL。在这种情况下,调用pthread_join函数将等待指定的线程终止,但并不获得线程的终止状态。

线程取消

int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数说明:

thread为线程的id

设置线程的cancle信号

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate) ;

PTHREAD_CANCEL_ENABLE:线程可取消。这是所有新线程的默认取消状态,包括初始线程。线程的可取消类型决定了可取消线程何时响应取消请求。

PTHREAD_CANCEL_DISABLE:线程不可取消。如果收到一个取消请求,它将被阻塞,直到可取消启用。

清理线程

void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *), void *arg);

参数说明:

void(*rtn)(void *):线程清理函数

arg传递的参数

激活所有等待线程

pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

查看互斥锁相关接口函数:

创建互斥锁

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

参数说明:

1.在使用互斥锁前,需要定义互斥锁(全局变量),定义互斥锁对象形式为:pthread_mutex_t lock;

2.mutex 是个指针,指向需要初始化的互斥锁;

3.参数attr指定了新建互斥锁的属性。如果参数attr为NULL,则使用默认的互斥锁属性,默认属性为快速互斥锁 。

销毁互斥锁

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

参数说明:

mutex为需要销毁的互斥锁;

上互斥锁

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

参数说明:

mutex为需要加锁的互斥锁;

解互斥锁

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mute);

参数说明:

mutex为需要解锁的互斥锁;

查看条件变量相关接口函数:

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制,主要包括两个动作:一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起;另一个线程使"条件成立"(给出条件成立信号)。为了防止竞争,条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。

初始化条件变量

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

参数说明:

销毁条件变量

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

参数说明:

cond为销毁的条件变量;

等待条件变量成立

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)

激活一个等待该条件变量的线程

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *__cond);

存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个

2、创建数据结构

任务结构体

struct task
{void *(*task)(void *arg);	/* 任务需要执行的函数 */void *arg;					/* 执行函数的参数 */struct task *next;			/* 下一个任务的地址 */
};

线程池结构体

typedef struct thread_pool
{pthread_mutex_t lock;pthread_cond_t  cond;struct task *task_list;	/*链表结构,线程池中所有等待任务*/pthread_t *tids;		/*存放线程id的指针*/unsigned waiting_tasks; /*当前等待的任务数*/unsigned active_threads;/*线程池中线程数目*/bool shutdown;			/*是否销毁线程池*/
}thread_pool;

3、线程池函数

初始化线程池
/** @description: 初始化线程池* @param {thread_pool*} pool:线程池结构体指针 {unsigned int} max_thread_num: 创建几个线程* @return: false 失败 true 成功*/
bool init_pool(thread_pool *pool, unsigned int threads_number)
{pthread_mutex_init(&pool->lock, NULL);	/*初始化线程锁*/pthread_cond_init(&pool->cond, NULL);	/*初始化条件变量*/pool->shutdown = false;					pool->task_list = malloc(sizeof(struct task));pool->tids = malloc(sizeof(pthread_t) * MAX_ACTIVE_THREADS);if(pool->task_list == NULL || pool->tids == NULL){perror("allocate memory error");return false;}pool->task_list->next = NULL;pool->waiting_tasks = 0;pool->active_threads = threads_number;int i;for(i=0; i<pool->active_threads; i++){if(pthread_create(&((pool->tids)[i]), NULL,routine, (void *)pool) != 0){perror("create threads error");return false;}}return true;
}
向线程池添加任务
/** @description: 向线程池添加任务* @param {thread_pool*} pool:线程池结构体指针 {void *(void *arg)} (*task): 线程的回调函数 {void *} arg: 传入的参数* @return: false 失败 true 成功*/
bool add_task(thread_pool *pool,void *(*task)(void *arg), void *arg)
{struct task *new_task = malloc(sizeof(struct task));if(new_task == NULL){perror("allocate memory error");return false;}new_task->task = task;new_task->arg = arg;new_task->next = NULL;pthread_mutex_lock(&pool->lock);if(pool->waiting_tasks >= MAX_WAITING_TASKS){pthread_mutex_unlock(&pool->lock);fprintf(stderr, "too many tasks.n");free(new_task);return false;}struct task *tmp = pool->task_list;while(tmp->next != NULL)tmp = tmp->next;tmp->next = new_task;pool->waiting_tasks++;pthread_mutex_unlock(&pool->lock);pthread_cond_signal(&pool->cond);return true;
}
向线程池添加线程
/** @description: 向线程池添加线程* @param {thread_pool*} pool:线程池结构体指针 {unsigned int} additional_threads: 添加的线程数* @return: 返回成功的线程数*/
int add_thread(thread_pool *pool, unsigned int additional_threads)
{if(additional_threads == 0)return 0;unsigned int total_threads =pool->active_threads + additional_threads;int i, actual_increment = 0;for(i = pool->active_threads;i < total_threads && i < MAX_ACTIVE_THREADS;i++){if(pthread_create(&((pool->tids)[i]),NULL, routine, (void *)pool) != 0){perror("add threads error");if(actual_increment == 0)return -1;break;}actual_increment++; }pool->active_threads += actual_increment;return actual_increment;
}
线程的回调处理函数
/** @description: 回调处理函数* @param  {void *} arg: 传入的参数* @return: 无*/
void handler(void *arg)
{pthread_mutex_unlock((pthread_mutex_t *)arg);
}
/** @description: 线程的回调处理函数* @param  {void *} arg: 传入的参数* @return: 无*/
void *routine(void *arg)
{thread_pool *pool = (thread_pool *)arg;struct task *p;while(1){pthread_cleanup_push(handler, (void *)&pool->lock);pthread_mutex_lock(&pool->lock);while(pool->waiting_tasks == 0 && !pool->shutdown){pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->lock);}if(pool->waiting_tasks == 0 && pool->shutdown == true){pthread_mutex_unlock(&pool->lock);pthread_exit(NULL);}p = pool->task_list->next;pool->task_list->next = p->next;pool->waiting_tasks--;pthread_mutex_unlock(&pool->lock);pthread_cleanup_pop(0);pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);(p->task)(p->arg);pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);free(p);}pthread_exit(NULL);
}
线程池里取消线程
/** @description: 线程池里取消线程* @param {thread_pool*} pool:线程池结构体指针 {nsigned int} removing_threads: 取消的线程数* @return: 失败返回-1*/
int remove_thread(thread_pool *pool, unsigned int removing_threads)
{if(removing_threads == 0)return pool->active_threads;int remain_threads = pool->active_threads - removing_threads;remain_threads = remain_threads>0 ? remain_threads:1;int i;for(i=pool->active_threads-1; i>remain_threads-1; i--){errno = pthread_cancel(pool->tids[i]);if(errno != 0)break;}if(i == pool->active_threads-1)return -1;else{pool->active_threads = i+1;return i+1;}
}
销毁线程池
/** @description: 销毁线程池* @param {thread_pool*} pool:线程池结构体指针* @return: 成功返回true*/
bool destroy_pool(thread_pool *pool)
{pool->shutdown = true;pthread_cond_broadcast(&pool->cond);int i;for(i=0; i<pool->active_threads; i++){errno = pthread_join(pool->tids[i], NULL);if(errno != 0){printf("join tids[%d] error: %sn",i, strerror(errno));}elseprintf("[%u] is joinedn", (unsigned)pool->tids[i]);}free(pool->task_list);free(pool->tids);free(pool);return true;
}

4、完整代码

由于篇幅较长就不贴出来 代码放百度云,需要的在微信公众号回复【线程】即可获取链接下载

使用:Linux下进入文件夹执行make生成可执行文件test执行即可

如果你觉得文章还不错,可以给个"三连"

我是加班猿,我们下期见

本文发布于:2024-02-03 02:12:35,感谢您对本站的认可!

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标签:线程
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