linux 下c语言简单实现线程池

基础概念

线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量，避免大量线程之间的切换所带来的性能开销。

优势

减少线程创建和销毁的开销：线程池中的线程可以重复利用，避免了频繁创建和销毁线程的开销。
提高响应速度：任务可以立即执行，无需等待新线程的创建。
便于管理：可以统一管理和控制线程的数量，避免系统资源被过度消耗。

类型

固定大小的线程池：线程池的大小是固定的，一旦创建，线程的数量不会改变。
可缓存的线程池：线程池的大小是可变的，根据需要创建新的线程，空闲一段时间后回收线程。
单线程线程池：只包含一个工作线程，保证所有任务按顺序执行。

应用场景

服务器程序：处理大量并发请求。
后台任务处理：如定时任务、批处理任务等。
Web应用：处理HTTP请求。

实现示例

以下是一个简单的Linux下C语言实现线程池的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#define NUM_THREADS 5

typedef struct {
    void (*function)(void *);
    void *argument;
} thread_pool_task;

typedef struct {
    thread_pool_task *tasks;
    int task_count;
    int task_size;
    pthread_mutex_t lock;
    pthread_cond_t cond;
} thread_pool;

void *thread_pool_worker(void *arg) {
    thread_pool *pool = (thread_pool *)arg;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&pool->lock);
        while (pool->task_count == 0) {
            pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->lock);
        }
        thread_pool_task task = pool->tasks[--pool->task_count];
        pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
        task.function(task.argument);
    }
    return NULL;
}

void thread_pool_init(thread_pool *pool, int task_size) {
    pool->tasks = malloc(task_size * sizeof(thread_pool_task));
    pool->task_count = 0;
    pool->task_size = task_size;
    pthread_mutex_init(&pool->lock, NULL);
    pthread_cond_init(&pool->cond, NULL);
    for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
        pthread_t thread;
        pthread_create(&thread, NULL, thread_pool_worker, pool);
        pthread_detach(thread);
    }
}

void thread_pool_add_task(thread_pool *pool, void (*function)(void *), void *argument) {
    pthread_mutex_lock(&pool->lock);
    if (pool->task_count == pool->task_size) {
        pool->task_size *= 2;
        pool->tasks = realloc(pool->tasks, pool->task_size * sizeof(thread_pool_task));
    }
    pool->tasks[pool->task_count++] = (thread_pool_task){function, argument};
    pthread_cond_signal(&pool->cond);
    pthread_mutex_unlock(&pool->lock);
}

void example_task(void *arg) {
    int *num = (int *)arg;
    printf("Task %d is running\n", *num);
}

int main() {
    thread_pool pool;
    thread_pool_init(&pool, 10);

    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        int *arg = malloc(sizeof(int));
        *arg = i;
        thread_pool_add_task(&pool, example_task, arg);
    }

    sleep(1); // 等待任务完成
    free(pool.tasks);
    pthread_mutex_destroy(&pool->lock);
    pthread_cond_destroy(&pool->cond);
    return 0;
}

参考链接

常见问题及解决方法

线程池中的任务执行顺序：
- 问题：任务可能不会按照添加的顺序执行。
- 原因：线程池中的多个线程并发执行任务，任务的执行顺序无法保证。
- 解决方法：如果需要保证任务按顺序执行，可以使用单线程线程池或者在任务函数中添加同步机制。

线程池资源耗尽：
- 问题：当任务数量超过线程池的最大容量时，新的任务无法添加。
- 原因：线程池的任务队列已满。
- 解决方法：动态调整任务队列的大小，或者在添加任务时进行检查，避免任务过多导致资源耗尽。
线程池中的线程死锁：
- 问题：线程池中的线程可能因为资源竞争而死锁。
- 原因：多个线程互相等待对方释放资源。
- 解决方法：合理设计任务和资源的使用，避免循环等待的情况发生。

通过以上示例和解释，希望你能更好地理解Linux下C语言实现线程池的基础概念、优势、类型、应用场景以及常见问题及解决方法。