【Linux】线程池设计/单例模式/STL、智能指针与线程安全/读者写者问题

最新推荐文章于 2024-08-16 16:13:25 发布

椿融雪

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分类专栏： Linux系统编程文章标签： linux 单例模式 c++ 线程池 STL，智能指针与线程安全读者写者问题

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_67582098/article/details/135306009

本文详细介绍了线程池的工作原理、应用场景，讨论了线程安全的单例模式实现，包括饿汉和懒汉策略，以及STL、智能指针的线程安全问题。还涵盖了常见的锁类型，如悲观锁、乐观锁和读写锁，以及如何解决读者写者问题。

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一、线程池

线程池:一种线程使用模式。线程过多会带来调度开销，进而影响缓存局部性和整体性能。而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。可用线程数量应该取决于可用的并发处理器、处理器内核、内存、网络sockets等的数量。

线程池的应用场景：

1.需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。 WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技术是非常合适的。因为单个任务小，而任务数量巨大，你可以想象一个热门网站的点击次数。但对于长时间的任务，比如一个Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。

2.对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速响应客户请求。

3.接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限，出现错误.

线程池的种类：

线程池示例：

1.创建固定数量线程池，循环从任务队列中获取任务对象，

2.获取到任务对象后，执行任务对象中的任务接口

Thread.hpp

以下是自己封装实现的线程

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
#include <cstring>
#include <cassert>
#include <pthread.h>

namespace ThreadNs
{
   
   
    typedef std::function<void *(void *)> func_t;
    const int num = 1024;
    class Thread
    {
   
   
    private:
        static void *start_routine(void *args)
        {
   
   
            Thread *td = static_cast<Thread *>(args);
            return td->callback();
        }

    public:
        Thread()
        {
   
   
            char buffer[num];
            snprintf(buffer, sizeof buffer, "thread-%d", threadnum++);
            _name = buffer;
        }

        void start(func_t func, void *args)
        {
   
   
            _func = func;
            _args = args;
            int n = pthread_create(&_tid, nullptr, start_routine, this);
        }

        void join()
        {
   
   
            int n = pthread_join(_tid, nullptr);
            assert(n == 0);
            (void)n;
        }

        std::string threadname()
        {
   
   
            return _name;
        }
        void *callback()
        {
   
   
            return _func(_args);
        }
        ~Thread()
        {
   
   
        }

    private:
        std::string _name;
        void *_args;
        func_t _func;
        pthread_t _tid;

        static int threadnum;
    };

    int Thread::threadnum = 1;
}

LockGuard.hpp

以下是自己封装实现的RAII风格的锁

#pragma once

#include <cassert>
#include <pthread.h>

class Mutex
{
   
   
public:
    Mutex(pthread_mutex_t *lock_p = nullptr)
        : _lock_p(lock_p)
    {
   
   
    }

    void lock()
    {
   
   
        if (_lock_p)
        {
   
   
            int n = pthread_mutex_lock(_lock_p);
            assert(n == 0);
            (void)n;
        }
    }