线程池编程

概念：

为什么————频繁创建和销毁线程浪费CPU资源。

是什么————一堆线程放在一个池子里统一管理。

流程：

1.初始化线程池、任务队列和工作线程。

2.向任务队列中添加任务。

3.将等候在条件变量（任务队列上的任务）上的一个线程唤醒并从该任务队列中取出第一个任务给该线程执行。

4.等待任务队列中所有任务执行完毕。

5.关闭线程池。

工作原理：

1.首先，建立一个用来存放需要线程运行的函数的结构体（里面存放需要运行的函数，参数和下一个结构体指针），用这个结构体来创建链表，使这个链表形成一个任务队列。

2.然后，创建一个线程池结构体，主要用来存放任务队列的头指针和互斥锁。

3.初始化线程池：根据需要创建数个线程，并使线程处于等待信号状态。

4.加入任务：向线程池中的任务队列头指针后面加入新的任务节点，并向线程发送信号。

5.线程接收到信号后取出第一个任务，然后开始执行这个任务。执行完毕后，继续循环，即等待信号。

6.销毁线程池：将线程池中的信号由0变为1，然后唤醒所有等待信号的线程。当线程被唤醒后，首先会检查信号是否为1，若为1，将结束本线程。然后销毁函数再释放还没有执行的任务队列、线程池和指向他们的指针。

PS：对线程池中的任务队列进行操作的时候要加上互斥锁！

构成：

任务队列job_queue

作用：存放待处理的任务。

成员：

处理函数——void* （*）（void*）

参数————void* arg

队列指针——struct job_queue* pnext

工作线程worker

处理任务。

线程池thread_pool

作用：管理多个线程并提供任务队列的接口

函数：

初始化————thread_pool_init（）

销毁—————thread_pool_destroy

添加任务———thread_pool_add_job（）

代码：

#include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <unistd.h>  #include <sys/types.h>  #include <pthread.h>  #include <assert.h>    /* *线程池里所有运行和等待的任务都是一个Thread_worker *由于所有任务都在链表里，所以是一个链表结构 */  typedef struct worker  {      /*回调函数，任务运行时会调用此函数，注意也可声明成其它形式*/      void *(*process) (void *arg);      void *arg;/*回调函数的参数*/      struct worker *next;    } CThread_worker;      /*线程池结构*/  typedef struct  {      pthread_mutex_t queue_lock;      pthread_cond_t queue_ready;        /*链表结构，线程池中所有等待任务*/      CThread_worker *queue_head;        /*是否销毁线程池*/      int shutdown;      pthread_t *threadid;      /*线程池中允许的活动线程数目*/      int max_thread_num;      /*当前等待队列的任务数目*/      int cur_queue_size;    } CThread_pool;    int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg);  void *thread_routine (void *arg);    //share resource  static CThread_pool *pool = NULL;  void pool_init (int max_thread_num)  {      pool = (CThread_pool *) malloc (sizeof (CThread_pool));        pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL);      pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL);        pool->queue_head = NULL;        pool->max_thread_num = max_thread_num;      pool->cur_queue_size = 0;        pool->shutdown = 0;        pool->threadid = (pthread_t *) malloc (max_thread_num * sizeof (pthread_t));      int i = 0;      for (i = 0; i < max_thread_num; i++)      {           pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, thread_routine,NULL);      }  }  /*销毁线程池，等待队列中的任务不会再被执行，但是正在运行的线程会一直 把任务运行完后再退出*/  int pool_destroy ()  {      if (pool->shutdown)          return -1;/*防止两次调用*/      pool->shutdown = 1;        /*唤醒所有等待线程，线程池要销毁了*/      pthread_cond_broadcast (&(pool->queue_ready));        /*阻塞等待线程退出*/      int i;      for (i = 0; i < pool->max_thread_num; i++)          pthread_join (pool->threadid[i], NULL);      free (pool->threadid);        /*销毁等待队列*/      CThread_worker *head = NULL;      while (pool->queue_head != NULL)      {          head = pool->queue_head;          pool->queue_head = pool->queue_head->next;          free (head);      }      /*条件变量和互斥量也别忘了销毁*/      pthread_mutex_destroy(&(pool->queue_lock));      pthread_cond_destroy(&(pool->queue_ready));            free (pool);      /*销毁后指针置空是个好习惯*/      pool=NULL;      return 0;  }/*向线程池中加入任务*/  int pool_add_worker (void *(*process) (void *arg), void *arg)  {      /*构造一个新任务*/      CThread_worker *newworker = (CThread_worker *) malloc (sizeof (CThread_worker));      newworker->process = process;      newworker->arg = arg;      newworker->next = NULL;/*别忘置空*/        pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock));      /*将任务加入到等待队列中*/      CThread_worker *member = pool->queue_head;      if (member != NULL)      {          while (member->next != NULL)              member = member->next;          member->next = newworker;      }      else      {          pool->queue_head = newworker;      }        assert (pool->queue_head != NULL);        pool->cur_queue_size++;      pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));      /*好了，等待队列中有任务了，唤醒一个等待线程；     注意如果所有线程都在忙碌，这句没有任何作用*/      pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready));      return 0;  }      void * thread_routine (void *arg)  {      printf ("starting thread 0x%x\n", pthread_self ());      while (1)      {          pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock));          /*如果等待队列为0并且不销毁线程池，则处于阻塞状态; 注意         pthread_cond_wait是一个原子操作，等待前会解锁，唤醒后会加锁*/          while (pool->cur_queue_size == 0 && !pool->shutdown)          {              printf ("thread 0x%x is waiting\n", pthread_self ());              pthread_cond_wait (&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock));          }            /*线程池要销毁了*/          if (pool->shutdown)          {              /*遇到break,continue,return等跳转语句，千万不要忘记先解锁*/              pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));              printf ("thread 0x%x will exit\n", pthread_self ());              pthread_exit (NULL);          }            printf ("thread 0x%x is starting to work\n", pthread_self ());            /*assert是调试的好帮手*/          assert (pool->cur_queue_size != 0);          assert (pool->queue_head != NULL);                    /*等待队列长度减去1，并取出链表中的头元素*/          pool->cur_queue_size--;          CThread_worker *worker = pool->queue_head;          pool->queue_head = worker->next;          pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));            /*调用回调函数，执行任务*/          (*(worker->process)) (worker->arg);          free (worker);          worker = NULL;      }      /*这一句应该是不可达的*/      pthread_exit (NULL);  }    // 下面是测试代码    void *myprocess (void *arg)  {      printf ("threadid is 0x%x, working on task %d\n", pthread_self (),*(int *) arg);      sleep (1);/*休息一秒，延长任务的执行时间*/      return NULL;  }    int main (int argc, char **argv)  {      pool_init (3);/*线程池中最多三个活动线程*/            /*连续向池中投入10个任务*/      int *workingnum = (int *) malloc (sizeof (int) * 10);      int i;      for (i = 0; i < 10; i++)      {          workingnum[i] = i;          pool_add_worker (myprocess, &workingnum[i]);      }      /*等待所有任务完成*/      sleep (5);      /*销毁线程池*/      pool_destroy ();        free (workingnum);      return 0;  }  

运行结果：