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c linux线程池框架

admin
行业动态
2025-02-26
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Linux线程池框架是一种用于管理和复用线程资源的编程模型，可提高程序性能和资源利用率。

在Linux环境下，使用C语言实现线程池框架可以有效提升程序的性能和响应速度，以下是对C语言实现的Linux线程池框架的详细解析：

一、线程池的基本概念

线程池是一种多线程编程技术，它通过预先创建一定数量的线程，并将这些线程保存在一个池中，以便在需要时复用，从而避免了频繁创建和销毁线程所带来的开销，线程池主要包括三部分：线程管理器、工作队列和线程，线程管理器负责创建与管理线程；工作队列用于存储等待执行的任务；线程则执行任务。

二、线程池的优势

1、减少线程创建和销毁的开销：线程的创建和销毁是比较耗时的操作，使用线程池可以复用线程，避免频繁地创建和销毁线程，从而提高程序的性能。

2、提高响应速度：由于线程池中的线程已经处于就绪状态，当有任务提交时，可以立即执行，从而提高程序的响应速度。

3、控制线程数量：通过设置线程池的最大线程数，可以有效地控制程序中并发执行的线程数量，避免过多的线程竞争系统资源，导致系统性能下降。

c linux线程池框架

三、C语言实现线程池的关键步骤

1、定义线程池结构体：包含互斥锁、条件变量、任务队列、线程数量等成员。

2、初始化线程池：创建指定数量的线程，并让它们进入等待任务的状态。

3、提交任务：将任务添加到任务队列中，并通知等待的线程。

4、销毁线程池：通知所有线程退出，并等待它们完成。

c linux线程池框架

四、示例代码解析

以下是一个简化的C语言实现的线程池示例：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
typedef struct task {
    void (*function)(void *);
    void *arg;
} task_t;
typedef struct threadpool {
    pthread_mutex_t lock;
    pthread_cond_t cond;
    pthread_t *threads;
    task_t *task_queue;
    int queue_size;
    int head;
    int tail;
    int count;
    int shutdown;
    int started;
} threadpool_t;
// 线程函数
static void *thread_function(void *arg) {
    threadpool_t *pool = (threadpool_t *)arg;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&pool->lock);
        while (pool->count == 0 && !pool->shutdown) {
            pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->lock);
            if (pool->shutdown) {
                break;
            }
        }
        if (pool->shutdown) {
            break;
        }
        task_t task = pool->task_queue[pool->head];
        pool->head = (pool->head + 1) % pool->queue_size;
        pool->count--;
        pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
        (*(task.function))(task.arg);
    }
    return NULL;
}
// 初始化线程池
threadpool_t *threadpool_init(int num, int queue_size) {
    threadpool_t *pool = (threadpool_t *)malloc(sizeof(threadpool_t));
    pool->threads = (pthread_t *)malloc(num * sizeof(pthread_t));
    pool->task_queue = (task_t *)malloc(queue_size * sizeof(task_t));
    pool->queue_size = queue_size;
    pool->head = 0;
    pool->tail = 0;
    pool->count = 0;
    pool->shutdown = 0;
    pool->started = 0;
    pthread_mutex_init(&pool->lock, NULL);
    pthread_cond_init(&pool->cond, NULL);
    for (int i = 0; i < num; i++) {
        pthread_create(&pool->threads[i], NULL, thread_function, (void *)pool);
    }
    pool->started = 1;
    return pool;
}
// 提交任务到线程池
int threadpool_add(threadpool_t *pool, void (*function)(void *), void *arg) {
    if (!pool || !function) return -1;
    pthread_mutex_lock(&pool->lock);
    if (pool->count == pool->queue_size) {
        pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
        return -1;
    }
    task_t task;
    task.function = function;
    task.arg = arg;
    pool->task_queue[pool->tail] = task;
    pool->tail = (pool->tail + 1) % pool->queue_size;
    pool->count++;
    pthread_cond_signal(&pool->cond);
    pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
    return 0;
}
// 销毁线程池
int threadpool_destroy(threadpool_t *pool) {
    if (!pool) return -1;
    pthread_mutex_lock(&pool->lock);
    pool->shutdown = 1;
    pthread_cond_broadcast(&pool->cond);
    pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
    for (int i = 0; i < pool->queue_size; i++) {
        pthread_join(pool->threads[i], NULL);
    }
    free(pool->threads);
    free(pool->task_queue);
    pthread_mutex_destroy(&pool->lock);
    pthread_cond_destroy(&pool->cond);
    free(pool);
    return 0;
}