背景

刚粗略看完一遍c++ primer第五版，一直在找一些c++小项目练手，实验楼里面有不少项目，可是会员太贵了，学生党就只能google+github自行搜索完成项目了。注：本文纯提供本身的理解，代码彻底照抄，有想法的欢迎评论留言一块儿讨论。ios

本文参考:

涉及到的c++11的特性：

std::vector
std::thread
std::mutex
std::future
std::condition_variable

线程池原理介绍

线程池是一种多线程处理形式，处理过程当中将任务添加到队列，而后在建立线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每一个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。c++

线程池的组成部分：

线程池管理器（ThreadPoolManager）:用于建立并管理线程池
工做线程（WorkThread）: 线程池中线程
任务接口（Task）:每一个任务必须实现的接口，以供工做线程调度任务的执行。
任务队列:用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

代码

#ifndef ThreadPool_h #define ThreadPool_h #include <vector> #include <queue> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> #include <future> #include <functional>

class ThreadPool { public: ThreadPool(size_t); //构造函数，size_t n 表示链接数
 template<class F, class... Args> auto enqueue(F&& f, Args&&... args)   //任务管道函数
    -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type>;  //利用尾置限定符 std future用来获取异步任务的结果

    ~ThreadPool(); private: // need to keep track of threads so we can join them
    std::vector< std::thread > workers;   //追踪线程 // the task queue
    std::queue< std::function<void()> > tasks;    //任务队列，用于存放没有处理的任务。提供缓冲机制 // synchronization 同步？
    std::mutex queue_mutex;   //互斥锁
    std::condition_variable condition;   //条件变量？
    bool stop; }; // the constructor just launches some amount of workers
inline ThreadPool::ThreadPool(size_t threads): stop(false) { for(size_t i = 0;i<threads;++i) workers.emplace_back( //如下为构造一个任务，即构造一个线程
            [this] { for(;;) { std::function<void()> task;   //线程中的函数对象
                    {//大括号做用：临时变量的生存期，即控制lock的时间
                    std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queue_mutex); this->condition.wait(lock, [this]{ return this->stop || !this->tasks.empty(); }); //当stop==false&&tasks.empty(),该线程被阻塞 !this->stop&&this->tasks.empty()
                    if(this->stop && this->tasks.empty()) return; task = std::move(this->tasks.front()); this->tasks.pop(); } task(); //调用函数，运行函数
 } } ); } // add new work item to the pool
template<class F, class... Args> auto ThreadPool::enqueue(F&& f, Args&&... args)  //&& 引用限定符，参数的右值引用， 此处表示参数传入一个函数
-> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type> { using return_type = typename std::result_of<F(Args...)>::type; //packaged_task是对任务的一个抽象，咱们能够给其传递一个函数来完成其构造。以后将任务投递给任何线程去完成，经过 //packaged_task.get_future()方法获取的future来获取任务完成后的产出值
    auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()> >(  //指向F函数的智能指针
            std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)  //传递函数进行构造
 ); //future为指望，get_future获取任务完成后的产出值
    std::future<return_type> res = task->get_future();   //获取future对象，若是task的状态不为ready，会阻塞当前调用者
 { std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);  //保持互斥性，避免多个线程同时运行一个任务 // don't allow enqueueing after stopping the pool
        if(stop) throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool"); tasks.emplace([task](){ (*task)(); });  
 //将task投递给线程去完成，vector尾部压入,std::packaged_task 重载了 operator()，重载后的operator()执行function。所以能够(*task)()能够压入vector<function<void()>>
 } condition.notify_one(); //选择一个wait状态的线程进行唤醒，并使他得到对象上的锁来完成任务(即其余线程没法访问对象)
    return res; }//notify_one不能保证得到锁的线程真正须要锁，而且所以可能产生死锁 // the destructor joins all threads
inline ThreadPool::~ThreadPool() { { std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex); stop = true; } condition.notify_all(); //通知全部wait状态的线程竞争对象的控制权，唤醒全部线程执行
    for(std::thread &worker: workers) worker.join(); //由于线程都开始竞争了，因此必定会执行完，join可等待线程执行完
} #endif /* ThreadPool_h */

线程池大约100行，下面是运行代码git

#include <iostream> #include <vector> #include <chrono> #include "ThreadPool.h"

int main() { ThreadPool pool(4); std::vector< std::future<int> > results; for(int i = 0; i < 8; ++i) { results.emplace_back( pool.enqueue([i] { std::cout << "hello " << i << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); std::cout << "world " << i << std::endl; return i*i; }) ); } for(auto && result: results)    //经过future.get()获取返回值
        std::cout << result.get() << ' '; std::cout << std::endl; return 0; }

代码剖析

经过新建一个线程池类，以类来管理资源(《c++ effective》资源管理一章有提到)。该类包含3个公有成员函数与5个私有成员：构造函数与析构函数即知足(RAII:Resource Acquisition Is Initialization)。github

构造函数接受一个size_t类型的数，表示链接数
enqueue表示线程池部分中的任务管道，是一个模板函数
workers是一个成员为thread的vector，用来监视线程状态
tasks表示线程池部分中的任务队列，提供缓冲机制
queue_mutex表示互斥锁
condition表示条件变量(互斥锁，条件变量以及stop将在后面经过例子说明)

queue_mutex、condition与stop这三个成员让初次接触多线程的我很是的迷惑，互斥究竟是什么意思？为何须要一个bool量来控制？条件变量condition又是什么？
不懂的能够搜索：多线程的生产者与消费者模型
同时附上condition_variable详解markdown

构造函数ThreadPOOL(size_t):

省略了参数
emplace_back至关于push_back但比push_back更为高效
wokers压入了一个lambda表达式(即一个匿名函数)，表示一个任务(线程)，使用for的无限循环，task表示函数对象，线程池中的函数接口在enqueue传入的参数之中，condition.wait(lock,bool)，当bool为false的时候，线程将会被堵塞挂起，被堵塞时须要notify_one来唤醒线程才能继续执行

任务队列函数enqueue(F&& f, Args&&… args)

这类多参数模板的格式就是如此
-> 尾置限定符，语法就是如此，用来推断auto类型
typename与class的区别
result_of用来获得返回类型的对象，它有一个成员::type

析构函数~ThreadPool()

经过notify_all能够唤醒线程竞争任务的执行，从而使全部任务不被遗漏

C++笔记--thread pool【转】

背景