POCO C++库学习和分析 --  线程 （二）

3．  线程池

3.1线程池的基本概念

       首先我们来明确线程池的一些概念。

       什么是线程池？线程池的好处？

       池的英文名：POOL，可以被理解成一个容器。线程池就是放置线程对象的容器。我们知道线程的频繁创建、销毁，是需要耗费一点的系统资源的，如果能够预先创建一系列空线程，在需要使用线程时侯，从线程池里，直接获取IDLE线程，则省去了线程创建的过程，当有频繁的线程出现的时候对性能有比较大的好处，程序执行起来将非常效率。

       什么时候推荐使用线程池？

       很明显，线程越频繁的被创建和释放，越是能体现出线程池的作用。这时候当然推荐使用线程池。

       什么时候不推荐使用线程池？

       推荐线程池使用的反面情况喽。

       比如长时间运行的线程（线程运行的时间越长，其创建和销毁的开销在其生命周期中比重越低）。

       需要永久标识来标识和控制线程，比如想使用专用线程来终止该线程，将其挂起或按名称发现它。因为线程池中的线程都是平等的。

       线程池需要具备的元素

•        线程池要有列表，可以用来管理多个线程对象。
•        线程池中的线程，具体执行的内容，可自定义。
•        线程池中的线程，使用完毕后，还能被收回，供下次使用。
•        线程池要提供获取空闲（IDLE）线程方法。当然这个方法可以被封装在线程池中，成为其内部接口。

 

3.2 Poco中线程池实现

       先看一看Poco中内存池的类图吧。

       对于Poco中的线程池来说，设计上分成了两层。第一层为ThreadPool，第二层为PooledThread对象。

       第一层中，ThreadPool负责管理线程池，定义如下：

class ThreadPool{public:ThreadPool(int minCapacity = 2,int maxCapacity = 16,int idleTime = 60,int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);ThreadPool(const std::string& name,int minCapacity = 2,int maxCapacity = 16,int idleTime = 60,int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);~ThreadPool();void addCapacity(int n);int capacity() const;void setStackSize(int stackSize);int getStackSize() const;int used() const;int allocated() const;int available() const;void start(Runnable& target);void start(Runnable& target, const std::string& name);void startWithPriority(Thread::Priority priority, Runnable& target);void startWithPriority(Thread::Priority priority, Runnable& target, const std::string& name);void stopAll();void joinAll();void collect();const std::string& name() const;static ThreadPool& defaultPool();protected:PooledThread* getThread();PooledThread* createThread();void housekeep();private:ThreadPool(const ThreadPool& pool);ThreadPool& operator = (const ThreadPool& pool);typedef std::vector<PooledThread*> ThreadVec;std::string _name;int _minCapacity;int _maxCapacity;int _idleTime;int _serial;int _age;int _stackSize;ThreadVec _threads;mutable FastMutex _mutex;};

       从ThreadPool的定义看，它是一个PooledThread对象的容器。职责分成两部分：

       第一，维护和管理池属性，如增加线程池线程数目，返回空闲线程数目，结束所有线程

       第二，把需要运行的业务委托给PooledThread对象，通过接口start(Runnable& target)

void ThreadPool::start(Runnable& target){getThread()->start(Thread::PRIO_NORMAL, target);}

       函数getThread()为ThreadPool的私有函数，作用是获取一个空闲的PooledThread线程对象，实现如下

PooledThread* ThreadPool::getThread(){FastMutex::ScopedLock lock(_mutex);if (++_age == 32)housekeep();PooledThread* pThread = 0;for (ThreadVec::iterator it = _threads.begin(); !pThread && it != _threads.end(); ++it){if ((*it)->idle()) pThread = *it;}if (!pThread){if (_threads.size() < _maxCapacity){            pThread = createThread();            try            {                pThread->start();                _threads.push_back(pThread);            }            catch (...)            {                delete pThread;                throw;            }}else throw NoThreadAvailableException();}pThread->activate();return pThread;}

         第二层中PooledThread对象为一个在线程池中线程。作为线程池中的线程，其创建于线程池的创建时，销毁于线程池的销毁，生命周期同线程池。在其存活的周期中，状态可分为running task和idle。running状态为正在运行业务任务，idle为线程为闲置状态。Poco中PooledThread继承自Runnable，并且包含一个Thread对象。

class PooledThread: public Runnable{public:PooledThread(const std::string& name, int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);~PooledThread();void start();void start(Thread::Priority priority, Runnable& target);void start(Thread::Priority priority, Runnable& target, const std::string& name);bool idle();int idleTime();void join();void activate();void release();void run();private:volatile bool        _idle;volatile std::time_t _idleTime;Runnable*            _pTarget;std::string          _name;Thread               _thread;Event                _targetReady;Event                _targetCompleted;Event                _started;FastMutex            _mutex;};

         对于PooledThread来说，其线程业务就是不断的检测是否有新的外界业务_pTarget，如果有就运行，没有的话，把自己状态标志位限制，供线程池回收。

void PooledThread::run(){_started.set();for (;;){_targetReady.wait();_mutex.lock();if (_pTarget) // a NULL target means kill yourself{_mutex.unlock();try{_pTarget->run();}catch (Exception& exc){ErrorHandler::handle(exc);}catch (std::exception& exc){ErrorHandler::handle(exc);}catch (...){ErrorHandler::handle();}FastMutex::ScopedLock lock(_mutex);_pTarget  = 0;#if defined(_WIN32_WCE)_idleTime = wceex_time(NULL);#else_idleTime = time(NULL);#endif_idle     = true;_targetCompleted.set();ThreadLocalStorage::clear();_thread.setName(_name);_thread.setPriority(Thread::PRIO_NORMAL);}else{_mutex.unlock();break;}}}

         Poco中线程池的实现，耦合性其实是很低的，这不得不归功于其在线程池上两个层次的封装和抽象，类的内聚性非常强的，每个类各干各的事。

3.3 其他

         除了上面线程池的主要属性和接口外，Poco中线程池还实现了一些其他特性。如设置线程运行的优先级，实现了一个默认线程的单件等。

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