手写最简单的线程池

threadsafe_queue.hpp:

thread_pool_easy.hpp:

测试代码：

代码和个人遇到的一些小问题，详细解释可以参考上一篇博客

threadsafe_queue.hpp:

//实现线程安全的队列容器（通过封装一个queue）
//成员变量：
//   1.通过mutex互斥对pop、push操作加锁，从而实现“安全”
//   2.内部封装的queue，queue容器内部存储share_ptr，数据通过share_ptr间接存储好处:
//       将每个数据的share_ptr初始化放在push()中，wait_and_pop就算异常安全的
//       对share_ptr实例分配内存的操作可以脱离锁的保护，有利于增强性能
//   3.条件变量等待条件成立（pop之前必须先push）
//成员函数：
//   1.构造函数
//   2.push
//   3.pop 通过函数参数传递要pop的数据：
//       两种pop，try_pop立即返回，即使队列为空（通过返回值表示操作失败）
//       wait_and_pop 一直等到有数据才pop
//   4.通过返回值传递要pop的数据
//   5.empty
//

#ifndef _THREADSAFE_QUEUE_HPP_
#define _THREADSAFE_QUEUE_HPP_

#include<queue>
#include<condition_variable>
#include<mutex>
#include<memory>
template<typename T>
class threadsafe_queue{
	mutable std::mutex mut;
	std::queue<std::shared_ptr<T>> queue_data;
	std::condition_variable data_cond;
public:
	threadsafe_queue(){};
	void push(T data){ //push(T& data)
		//std::share_ptr<T> data_ptr = std::make_share<T>(data);
		std::shared_ptr<T> data_ptr(std::make_shared<T>(std::move(data)));
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		queue_data.push(data_ptr);
		data_cond.notify_one();
	}
	bool try_pop(T& value){
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		if(queue_data.empty())
			return false;
		else{
			value = std::move(*queue_data.front());
			queue_data.pop();
			return true;
		}
	}
	void wait_and_pop(T& value){
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		//data_cond.wait(lk,[=](){return this->empty()}); 1.
		data_cond.wait(lk,[this]{return !queue_data.empty();});
		value = std::move(*queue_data.front());
		queue_data.pop();
	}

	std::shared_ptr<T> try_pop(){
		//std::shared_ptr<T> res 2.
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		if(queue_data.empty())
			return nullptr;//return shared_ptr<T>() 3.
		else{
			//std::shared_ptr<T> res = queue_data.front();
			std::shared_ptr<T> res = std::move(queue_data.front());
			queue_data.pop();
			return res;
		}
	}
	std::shared_ptr<T> wait_and_pop(){
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		data_cond.wait(lk,[this]{return !queue_data.empty();});
		std::shared_ptr<T> res = std::move(queue_data.front());
		queue_data.pop();
		return res;
	}
	bool empty() const{
		std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
		return queue_data.empty();
	}
};
#endif

1.//data_cond.wait(lk,[=](){return this->empty()});
data_cond.wait(lk,[this]{return !queue_data.empty();});

二者效果一样

个人理解：使用data_cond.wait(lk,[=](){return this->empty()});会按值捕获更多的信息，但是我们并不需要，data_cond.wait(lk,[=](){return this->empty()});按引用捕获。

2.在try_pop()中锁外声明shared_ptr抛出异常的话可能出问题

3.return nullptr;//return shared_ptr<T>()

二者效果一样，nullptr还省了构造。

thread_pool_easy.hpp:

//最简单的线程池::工作线程数目固定，当有任务要处理时就把他放进任务队列
//所以需要一个任务队列，用threadsafe_queue来实现
//各线程从任务队列中领取任务
//工作线程存储在vector容器中，并被引用到join_threads中，进行统一的析构管理
//

#ifndef _THREAD_POOL_EASY_HPP_
#define _THREAD_POOL_EASY_HPP_
#include "ThreadRAII.h" //join_threads
#include "threadsafe_queue.hpp"    //


#include <atomic>
#include <functional>
#include <thread>
#include <vector>
#include <memory>
class thread_pool
{
private:
	std::atomic_bool done;
	threadsafe_queue<std::function<void()>> work_queue;
	std::vector<std::thread> threads;
	join_threads joiner;
	void work_thread(){
		while(!done){
			std::function<void()> task;
			//std::shared_ptr<std::function<void()>> task;
			if(work_queue.try_pop(task)){
				task();
			}
			else{
				std::this_thread::yield();
			}
		}
	};
public:
	thread_pool():done(false),joiner(threads)
	{
		//auto thread_number = std::thread::hardware_concurrency(); 1.
		unsigned const thread_number = std::thread::hardware_concurrency();
		try{
			for(unsigned i =0; i<thread_number; i++){
                        //threads.push_back(std::thread(work_thread)); 2.
                        threads.push_back(std::thread(&thread_pool::work_thread,this));
               		 }

		}
		catch(...){
			done = true;
			throw;
		}
	}
	~thread_pool(){
		done = true;
	}
	template <typename Function>
	void submit(Function F){
		//work_queue.push(F); 3.
		work_queue.push(std::function<void()>(F));
	}
};
#endif

1.unsigned const thread_number = std::thread::hardware_concurrency();

thread_number类型是unsigned int

2.第一个参数是一个函数指针，指向类的目标成员函数；第二个参数需要给出相应的对象，以在它之上调用成员函数（这个参数可以是指向对象的指针，或对象本身，或有std::ref封装的对象）

3.//work_queue.push(F);
work_queue.push(std::function<void()>(F));

在我的测试代码中，二者效果一样。

测试代码：

test_easy.cpp:

#include "threadsafe_queue.hpp"
#include "ThreadRAII.h"
#include "thread_pool_easy.hpp"
#include<thread>
#include<iostream>

#include<mutex>
std::mutex mut;
void Print(){
	std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
	std::cout<<std::this_thread::get_id()<<std::endl;
}
int main(){
	thread_pool pool;
	for(int i=0;i<100; i++){
		pool.submit(Print);
		//pool.submit<void(*)()>(Print);
	}
	return 0;
}

Print里不加锁的话，多线程会抢占输出，输出会变杂乱。

接下来会实现一个能进行任务窃取的线程池。