线程池的学习

感谢老哥尼古拉斯*有毒冲

package com.muheda.data.util;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.RejectedExecutionHandler;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 线程池,可自动释放,自行扩容,最大扩容容量200线程,线程池的各个参数
 * 要根据任务数量,任务执行时间,任务持续时间,服务器状态设置参数,
 * 用法MyFixedThreadPool.getThreadPool().execute(Runnable);
 * @author wangchong
 * @date 2017年11月20日
 */
public class MyThreadPool {
	/**
	 * 核心线程数量,未达到这个线程数的时候会创建线程,此处设置为1表示在没有任务执行的时候只有1个线程,
	 * 有任务直接进入任务队列执行线程,执行完毕线程等待超时直接关闭线程,防止多余的线程存在,浪费性能,
	 * 如果线程队列超过数量,则自动扩容,扩容上限为设置的最大线程数量,
	 */
	private static int CORE_POOL_SIZE = 1;
	
	/**
	 * 最大线程数量(包括线程队列里面的线程数量),达到这个线程数的时候会执行饱和策略
	 */
	private static int MAX_POOL_SIZE = 200;
	
	/**
	 * 线程空闲时间,超过这个时间,线程自动退出
	 */
	private static long KEEP_ALIVE_TIME = 30;

	/**
	 * 线程任务队列
	 * 1.ArrayBlockingQueue:是一个基于数组结构的有界阻塞队列,此队列按 FIFO(先进先出)原则对元素进行排序。
	 * 2.LinkedBlockingQueue:一个基于链表结构的阻塞队列,此队列按FIFO (先进先出) 排序元素,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue
	 * 3.SynchronousQueue:一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue
	 * 4.PriorityBlockingQueue:一个具有优先级的无限阻塞队列。
	 */
	private static ArrayBlockingQueue<Runnable> BLOCKING_QUEUE = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(100);
	
	/**
	 * 线程池饱和策略
	 * 1.AbortPolicy:直接抛出异常。
	 * 2.CallerRunsPolicy:只用调用者所在线程来运行任务。
	 * 3.DiscardOldestPolicy:丢弃队列里最近的一个任务,并执行当前任务。
	 * 4.DiscardPolicy:不处理,丢弃掉。
	 * 5.也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。
	 */
	private static RejectedExecutionHandler EXECUTION_HANDLER = new AbortPolicy();
	
	/**
	 * 新建线程池,此处参数为取中间情况参数
	 * @return 线程池对象
	 */
	private final static ExecutorService SELF_THREAD_POOL = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAX_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_TIME, TimeUnit.SECONDS,
			BLOCKING_QUEUE, new NamedThreadFactory("THREAD_WORKER"), EXECUTION_HANDLER);
	
	/**
	 * 新建单一线程的线程池,参数为本项目适用环境下的参数
	 * @return 线程池对象
	 */
	public final static ExecutorService getSimpleThreadPool(String threadName) {
		return new ThreadPoolExecutor(1, 1, Long.MAX_VALUE, TimeUnit.HOURS,
				new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), new NamedThreadFactory(threadName));
	}
	
	/**
	 * 新建固定大小线程的线程池,初始化threadLenght个线程
	 * @return 线程池对象
	 */
	public final static ExecutorService getNumberThreadPool(int threadLenght,String threadName) {
		return new ThreadPoolExecutor(threadLenght,30, Long.MAX_VALUE, TimeUnit.HOURS,
				new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), new NamedThreadFactory(threadName));
	}
	
	/**
	 * 取得自定义核心线程数的线程池对象
	 * @return 线程池对象
	 */
	public static ExecutorService  getThreadPool(){
		return SELF_THREAD_POOL; 
	}
	
	/**
	 * 获取线程池中在使用的线程数量
	 * @return 线程池数量
	 */
	public static int  getActiveThreadCount(){
		return ((ThreadPoolExecutor)SELF_THREAD_POOL).getActiveCount(); 
	}
	
	/**
	 * 获取线程池中闲置线程数量
	 * @return 线程池数量
	 */
	public static int  getRestThreadCount(){
		Executors.newCachedThreadPool();
		return MAX_POOL_SIZE-((ThreadPoolExecutor)SELF_THREAD_POOL).getActiveCount(); 
	}

}

MyThreadPool.getNumberThreadPool(5, "HTTP_RELAY_THREAD").execute(new HttpHandleThread());

### C++ 线程池的实现与使用 #### 1. 线程池的概念 线程池是一种用于管理多个任务并行执行的技术。它通过预先创建一组工作线程来处理提交的任务,从而减少频繁创建和销毁线程带来的开销[^2]。线程池的核心目标是提高程序性能,尤其是在高并发场景下。 --- #### 2. 基于C++11的线程池设计 现代C++提供了丰富的多线程支持工具,例如`std::thread`, `std::mutex`, `std::condition_variable`等。这些工具使得我们可以高效地实现一个功能完善的线程池[^3]。 以下是线程池的主要组成部分: - **任务队列**:存储待执行的任务。 - **工作线程集合**:负责从任务队列中取出任务并执行。 - **同步机制**:确保线程安全访问共享资源(如任务队列)。 - **停止标志**:控制线程池的生命周期。 --- #### 3. 线程池的关键技术点 为了更好地理解和实现线程池,我们需要掌握以下几个关键技术点: ##### (1) 使用`std::function`封装任务 `std::function`可以用来封装任意可调用对象(如函数指针、lambda表达式、绑定器等),这使得我们的线程池能够接受多种形式的任务。 ```cpp using Task = std::function<void()>; ``` ##### (2) 条件变量与互斥锁 条件变量(`std::condition_variable`)和互斥锁(`std::mutex`)共同协作,确保线程等待有任务可用时不会浪费CPU资源[^2]。 ```cpp std::queue<Task> tasks; std::mutex queue_mutex; std::condition_variable condition; bool stop = false; ``` ##### (3) 工作线程循环 每个工作线程在一个无限循环中运行,直到收到停止信号为止。每次迭代都会尝试从任务队列中取任务并执行[^4]。 ```cpp void WorkerLoop() { while (!stop) { Task task; { std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex); condition.wait(lock, [this]() { return !tasks.empty() || stop; }); if (stop && tasks.empty()) break; task = std::move(tasks.front()); tasks.pop(); } task(); } } ``` --- #### 4. 完整的线程池实现 下面是一个简单的线程池实现示例,涵盖了初始化、启动、提交任务以及关闭等功能[^4]。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <thread> #include <queue> #include <functional> #include <memory> #include <future> #include <stdexcept> class ThreadPool { public: explicit ThreadPool(size_t threads_num) : stop(false) { for (size_t i = 0; i < threads_num; ++i) { workers.emplace_back([this] { this->WorkerLoop(); }); } } template<class F, class... Args> auto exec(F&& f, Args&&... args) -> std::future<decltype(f(args...))> { using ReturnType = decltype(f(args...)); auto task = std::make_shared<std::packaged_task<ReturnType()>>(std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)); std::future<ReturnType> res = task->get_future(); { std::lock_guard<std::mutex> lock(queue_mutex); if (stop) throw std::runtime_error("Thread pool is stopped"); tasks.emplace([task]() { (*task)(); }); } condition.notify_one(); return res; } ~ThreadPool() { { std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex); stop = true; } condition.notify_all(); for (auto& worker : workers) { if (worker.joinable()) worker.join(); } } private: void WorkerLoop() { while (!stop) { Task task; { std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex); condition.wait(lock, [this]() { return !tasks.empty() || stop; }); if (stop && tasks.empty()) break; task = std::move(tasks.front()); tasks.pop(); } task(); } } using Task = std::function<void()>; std::vector<std::thread> workers; std::queue<Task> tasks; std::mutex queue_mutex; std::condition_variable condition; bool stop; }; // 测试代码 int main() { ThreadPool pool(4); auto future1 = pool.exec([](int a) { return a * 2; }, 5); auto future2 = pool.exec([](double b) { return b / 3.0; }, 9.0); std::cout << "Result of first task: " << future1.get() << std::endl; std::cout << "Result of second task: " << future2.get() << std::endl; return 0; } ``` --- #### 5. 如何使用线程池 要使用上述线程池类,只需实例化一个`ThreadPool`对象,并通过其成员函数`exec()`提交任务即可。该方法返回一个`std::future`对象,允许我们在主线程中异步获取任务的结果[^4]。 ---
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