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C++線程池庫如何實現(xiàn)任務的分配

c++
小樊
83
2024-09-06 10:28:53
欄目: 編程語言

在C++中，實現(xiàn)一個線程池庫主要包括以下幾個步驟：

  1. 定義任務類型：首先需要定義一個可調用對象類型，例如std::function<void()>，用于表示任務。

  2. 創(chuàng)建線程池：創(chuàng)建一個固定大小的線程池，每個線程都在等待任務隊列中的任務?？梢允褂?code>std::vector<std::thread>來存儲線程。

  3. 任務隊列：使用一個線程安全的隊列（例如基于互斥鎖和條件變量實現(xiàn)的隊列）來存儲待處理的任務?？梢允褂?code>std::queue<Task>來實現(xiàn)。

  4. 分配任務：當有新任務到來時，將其添加到任務隊列中。線程池中的每個線程都在等待任務隊列中的任務，一旦有任務到來，就會開始執(zhí)行。為了實現(xiàn)這一點，可以在線程池初始化時，為每個線程分配一個工作函數(shù)，該函數(shù)不斷地從任務隊列中獲取任務并執(zhí)行。

下面是一個簡單的線程池實現(xiàn)示例：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<queue>
#include <mutex>
#include<condition_variable>
#include<thread>
#include<functional>

class ThreadPool {
public:
    using Task = std::function<void()>;

    ThreadPool(size_t num_threads) {
        for (size_t i = 0; i < num_threads; ++i) {
            workers.emplace_back(&ThreadPool::work, this);
        }
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (auto& worker : workers) {
            worker.join();
        }
    }

    void add_task(Task task) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
            tasks.push(std::move(task));
        }
        condition.notify_one();
    }

private:
    void work() {
        while (true) {
            Task task;
            {
                std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
                condition.wait(lock, [this] { return stop || !tasks.empty(); });
                if (stop && tasks.empty()) {
                    return;
                }
                task = std::move(tasks.front());
                tasks.pop();
            }
            task();
        }
    }

    std::vector<std::thread> workers;
    std::queue<Task> tasks;
    std::mutex queue_mutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop = false;
};

使用示例：

int main() {
    ThreadPool pool(4); // 創(chuàng)建一個包含4個線程的線程池

    // 添加任務到線程池
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pool.add_task([i] {
            std::cout << "Task " << i << " executed by thread "<< std::this_thread::get_id()<< std::endl;
        });
    }

    // 等待所有任務完成
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));

    return 0;
}

這個示例展示了如何創(chuàng)建一個簡單的線程池，并向其中添加任務。線程池會自動將任務分配給空閑的線程并執(zhí)行。

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