如何在Linux C++項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)線程池的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容

在Linux環(huán)境下，使用C++實(shí)現(xiàn)線程池的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容可以通過以下幾個(gè)步驟來完成：

1. 引入頭文件：首先，需要包含一些必要的頭文件，如<iostream>、<vector>、<queue>、<thread>、<mutex>、<condition_variable>等。

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

2. 定義線程池類：創(chuàng)建一個(gè)名為ThreadPool的類，用于管理線程池的核心功能。

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(size_t minSize, size_t maxSize);
    ~ThreadPool();

    void submitTask(std::function<void()> task);

private:
    // 工作線程
    std::vector<std::thread> workers;
    // 任務(wù)隊(duì)列
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    // 互斥鎖
    std::mutex mtx;
    // 條件變量
    std::condition_variable cv;
    // 當(dāng)前線程數(shù)量
    size_t activeThreads;
    // 最小線程數(shù)量
    size_t minSize;
    // 最大線程數(shù)量
    size_t maxSize;

    // 工作函數(shù)
    void work();
};

3. 實(shí)現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)：在構(gòu)造函數(shù)中初始化線程池，設(shè)置最小和最大線程數(shù)量。在析構(gòu)函數(shù)中等待所有工作線程完成并關(guān)閉它們。

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

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

4. 實(shí)現(xiàn)submitTask方法：將任務(wù)添加到任務(wù)隊(duì)列中，并通知工作線程有新的任務(wù)需要處理。

void ThreadPool::submitTask(std::function<void()> task) {
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        tasks.push(task);
    }
    cv.notify_one();
}

5. 實(shí)現(xiàn)work方法：工作線程運(yùn)行此函數(shù)，從任務(wù)隊(duì)列中獲取任務(wù)并執(zhí)行。如果任務(wù)隊(duì)列為空且當(dāng)前線程數(shù)量小于最大線程數(shù)量，則創(chuàng)建工作新線程。

void ThreadPool::work() {
    while (true) {
        std::function<void()> task;
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            cv.wait(lock, [this] { return !tasks.empty() || stop; });
            if (stop && tasks.empty()) {
                break;
            }
            task = std::move(tasks.front());
            tasks.pop();
        }
        task();
        ++activeThreads;
        if (activeThreads > maxSize) {
            --activeThreads;
        }
    }
}

6. 使用線程池：在主函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)ThreadPool實(shí)例，并提交任務(wù)。

int main() {
    ThreadPool pool(2, 10);

    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        pool.submitTask([i] {
            std::cout << "Task "<< i << " is running on thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
        });
    }

    return 0;
}

這個(gè)實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)簡單的線程池，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)容。當(dāng)任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)數(shù)量超過當(dāng)前線程數(shù)量時(shí)，線程池會(huì)創(chuàng)建新的工作線程。當(dāng)任務(wù)隊(duì)列為空且當(dāng)前線程數(shù)量超過最小線程數(shù)量時(shí)，線程池會(huì)銷毀多余的工作線程。