操作系统：线程池实现

线程池基于互斥锁，条件变量实现， 符合生产者消费者模型

生产者-消费者模型：

一种常见的并发设计模式，生产者负责产出资源放入缓存区中，消费者则负责从缓存区中获取资源。在线程池的实现过程中，资源则是任务，而消费者是不同的线程。线程从队列中获取任务以后完成。在这个过程中，任务队列需要用互斥锁进行保护，而线程之间的协调则需要条件变量实现。

条件变量：

条件变量用于在线程之间相互通知消息，实现对锁的持有和控制。接受线程会等待发送线程的通知，得到通知以后会继续进行后面的代码，某种程度上也起到一个阻塞的作用，等待生产者放出资源，具体实现思路如下：

（图片来自b站视频，侵权自删）

首先是接受线程等待发送线程写入资源，这个阶段中，接受县城持有互斥锁，并且被条件变量所阻塞，暂时不能写入共享数据。

然后是发送线程写入数据，这个时候是发送线程持有互斥锁，进行写入以后通知条件变量

完成写入以后，接收线程再持有互斥锁，结束阻塞状态继续进行

具体的代码使用如下：

主要有三个api进行使用
wait，notify_one以及notify_all;

//消费者部分
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock,[this]{return false;}); //第二个参数为初始阻塞判断，如果为空则为阻塞状态

//生产者任务
cv.notify_one();//通知一个线程解决问题
cv.notify_all();//通知所有线程解决问题

其实如果完全看代码的话，只需要当成一个线程之间阻塞方法即可

线程池类的代码实现

class ThreadsPool{
public:
    //线程数组
    std::vector<std::thread> threads;
    //任务队列
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    //标志
    bool stop;
    //互斥锁
    std::mutex mtx;
    //条件变量
    std::condition_variable cv;
    //构造函数
    //构造函数需要实现的功能就是：启动每一个线程，并且用条件变量等待任务队列的空缺
    ThreadsPool(int num):stop(false){
        for(int i=0;i<num;i++){
            //emplace_back可以理解为直接调用构造函数
            threads.emplace_back([this,i]{
                while(1){
                    //创建锁
                    std::unique_lock<std::mutex> lock(this->mtx);
                    //启动条件变量, 如果程序已经停止执行或者任务队列不为空，则可以继续执行，否则就进行等待
                    this->cv.wait(lock,[this]{return stop||!tasks.empty();});

                    //如果是程序停止了， 就消除这个线程
                    if(stop){
                        return;
                    }

                    //从队列中取出任务， 并且进行执行，
                    std::function<void()> task(std::move(tasks.front()));
                    tasks.pop();
                    //已经取出， 取消锁定， 并且执行任务
                    lock.unlock();
                    task();
                    cout<<"线程"<<i<<"进行服务"<<endl;
                }
            });
        }
    }
    //系出构造函数
    ~ThreadsPool(){
        //设置标志位为停止
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(this->mtx);
            this->stop=true;
        }
        //通知所有线程启动，完成所有任务
        cv.notify_all();
        //等待所有线程结束，等待所有线程结束
        for(auto& t : threads){
            t.join();
        }

    }
    //向线程池中加入任务的方法
    template<typename Func, typename... Args>
    void enqueue(Func func,Args... args){
        //放入一个任务
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(this->mtx);
            tasks.emplace([=](){func(args...);});
        }
        //通知条件变量，启动一个线程来执行任务
        cv.notify_one();
    }


};

案例如图所示

补充：

用到了一些cpp11的语法，可能不太常用

lambad表达式：写法为

[]()->returntype{}
//[]为捕获参数，如果是[=]则代表捕获上下文中所有参数
//（）为传入参数

但是其实也可以包括一些简写类型
比如
[]();

emplace相比于push，是直接调用构造函数

move用作移动，可以提升一些性能呢个