Linux-C编程 / 多线程 / 一个简洁可靠的线程池实现

核心 API 的实现

1. thpool_init()

该函数用于创建一个线程池，先明确线程池的定义：

1. typedef struct thpool_{

2.  thread**   threads;                  /* pointer to threads        */

3.  volatile int num_threads_alive;      /* threads currently alive   */

4.  volatile int num_threads_working;    /* threads currently working */

5.  pthread_mutex_t  thcount_lock;       /* used for thread count etc */

6.  pthread_cond_t  threads_all_idle;    /* signal to thpool_wait     */

7.  jobqueue  jobqueue;                  /* job queue                 */

8. } thpool_;

thpool_init() 的实现思路：

1. 分配 struct thpool_：

• malloc(sizeof(struct thpool_))

• 初始化 struct thpool_;

• • malloc(num_threads * sizeof(struct thread *))

  • thread_init(thpool_p, &thpool_p->threads[n], n);

  • jobqueue_init(&thpool_p->jobqueue)

  • 初始化 jobqueue：

  • 创建用户指定数目的线程，用一个二级指针来指向这一组线程;

• 返回 struct thpool_ *;

• 2. thpool_add_work()

  该函数用于往线程池里添加一个任务，先明确任务的定义：

  1. typedef struct job{

  2.  struct job*  prev; /* pointer to previous job */

  3.  void   (*function)(void* arg);  /* function pointer */

  4.  void*  arg;  /* function's argument */

  5. } job;

  程序里是用队列来管理任务的，这里的 job 首先是一个队列节点，携带的数据是 function + arg。

  thpool_add_work 的实现思路：

  1. 分配 struct job：

  • malloc(sizeof(struct job))

• 初始化 struct job;

• • newjob->function=function_p;

  • newjob->arg=arg_p;

• 添加到队列中：

• • jobqueue_push(&thpool_p->jobqueue, newjob);

  3. thpool_pause() 和 thpool_resume()

  thpool_pause() 用于暂停所有的线程，通过信号机制来实现：

  1. void thpool_pause(thpool_* thpool_p) {

  2.  int n;

  3.  for (n=0; n < thpool_p->num_threads_alive; n++){

  4.   pthread_kill(thpool_p->threads[n]->pthread, SIGUSR1);

  5.  }

  6. }

  给所有工作线程发送 SIGUSR1，该信号的处理行为就是让线程休眠：

  1. static void thread_hold(int sig_id) {

  2.     (void)sig_id;

  3.  threads_on_hold = 1;

  4.  while (threads_on_hold){

  5.   sleep(1);

  6.  }

  7. }

  只需要 thpool_resume() 中，将 threads_on_hold = 0，就可以让线程返回到原来被中止时的工作状态。

  4. thpool_wait()

  wait 的实现比较简单，只要还有任务或者还有线程处于工作状态，就执行 pthread 的 wait 操作：

  1. while (thpool_p->jobqueue.len || thpool_p->num_threads_working) {

  2.   pthread_cond_wait(&thpool_p->threads_all_idle, &thpool_p->thcount_lock);

  3.  }

  到此，我感觉已经没有太多难点了，感兴趣的小伙伴们可以自行查阅源码。

  四、测试用例

  优秀的开源项目通常会附带丰富的测试用例，此项目也不例外：

  • memleaks.sh：测试是否发生内存泄露;

  • threadpool.sh: 测试线程池是否能正确地执行任务;

  • pause_resume.sh：测试 pause 和 resume 是否正常;

  • wait.sh：测试 wait 功能是否正常;

  • heap_stack_garbage：测试堆栈内有垃圾数据时的情况;

  思考技术，也思考人生

  要学习技术，更要学习如何生活。

  最近在看的书：

  《精要主义》

  

  收获了什么？

  身体是一种资产：

  • 身体是用来达到个人贡献峰值的珍贵资产，而最常见用来破坏这种资产的方式是：缺乏睡眠。

  • 有的人可以很轻易地让自己拼命工作，并且认为自己强大到可以通过减少睡眠来尽快实现自己的目标。而事实是，他们绝大多数人只是习惯了疲惫状态，以至于已经忘记充分休息后的高效学习、工作是什么感觉。

  • 正确的做法是：系统地、有意识地为睡眠留下一席之地，为每天的生活保留一部分精力和创造力、解决问题的能力，以应对一些意外情况。

  你和我各有一个苹果，如果我们交换苹果的话，我们还是只有一个苹果。但当你和我各有一个想法，我们交换想法的话，我们就都有两个想法了。

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