嵌入式八股，手撕线程池（C++）

线程池的主要目的是复用线程资源，减少线程创建和销毁的开销，同时提高程序的并发性能。
也就是说，我创建一个线程对象，他可以复用，线程池里有多个线程对象，有任务来了，我调用一个，用完了，我再放回去。
线程池优点

提高线程利用率
提高响应速率
便于同一管理线程对象
可以控制最大并发数
C++实现

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. #include <queue>
4. #include <thread>
5. #include <mutex>
6. #include <condition_variable>
7. #include <functional>
8. #include <future>
9. #include <memory>
11. class threadpools
12. {
13. private:
14.     /* data */
15.     std::vector<std::thread> threads;// 一个线程数组,用来加入线程,线程池那个池
16.     std::queue<std::function<void()>> task_q;//一个任务队列,用来发布任务，等待消费者来取
17.     std::mutex mtx;//一个互斥量
18.     std::condition_variable conditon;//条件变量，防止为空后继续取任务,起通知作用，管理多个线程
19.     bool stop;//控制线程池的开始与结束
20. public:
21.     threadpools(int threadnums);
22.     ~threadpools();
23.     template <class F, class... Args>
24.     void add_task(F&& f, Args&&... args);
25.     std::atomic<int> task_count; // 添加一个任务计数器，防止主程序退出了，线程池里一个任务都没执行,我直接写公有了，不要学我
27. };
29. threadpools::threadpools(int threadnums):stop(false), task_count(0) {
30.         //加线程到池中到最大数目
31.         for (int i = 0; i < threadnums; i++)
32.         {
33.             threads.emplace_back([this]{//加入线程，push会拷贝加入的变量，这个不会
34.                 while (1)
35.                 {
36.                     std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);//创建一个直接上锁
37.                     conditon.wait(lock,[this]{
38.                         return !this->task_q.empty() || stop;});//任务为空或线程池终止就等待结束，继续上锁，线程会卡在这里
39.                     if(stop&&task_q.empty()){//一个双重检测，防止任务被其它线程取到了，导致任务列表为空从而报错，即竞态条件
40.                         return;
41.                     }
42.                 //如果任务队列里有任务，我就取一个任务去完成
44.                 std::function<void()> task(std::move(task_q.front()));
45.                 task_q.pop();
46.                 lock.unlock();//取到了解锁，让其它线程去取
47.                 task();
48.                 task_count--;
49.                 }
50.                
51.             });
52.         }
53.         
54.     }
56. threadpools::~threadpools()
57. {
58.     std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
59.     stop = true;
60.     conditon.notify_all();//通知所有线程工作，取完所有任务
61.     for (auto& t:threads)
62.     {
63.         t.join();
64.     }
65.    
67. }
69. //用函数模版写一个加入任务的函数
70. template <class F, class... Args>
71. void threadpools::add_task(F &&f, Args&&... args){
72.     std::function<void()> task = std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...);
73.     std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
74.     task_q.emplace(std::move(task));
75.     task_count++; // 添加任务，计数器加一
76.     conditon.notify_one();
78. }
80. int main(){
81.     threadpools pool(4);
82.     for (int i = 0; i < 10; i++) {
83.         std::cout << "加入任务: " << i << std::endl;
84.         pool.add_task([i] {
85.             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
86.             printf("任务%d已完成\n", i);
87.         });
88.     }
90.     // 等待线程池中的任务完成
91.     while (pool.task_count > 0) {
92.         std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
93.     }
95.     return 0;
96. }

复制代码

100行左右的CPP线程池实现，实现结果如下

我在执行add_task函数之前就输出了参加任务，按顺序参加，但输出任务实现的顺序是打乱的，符合线程池结果。
代码里还涉及到一些CPP11的新特性，比如完美转发，需要重点关注。

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