外贸怎么用网站开发新客户,网站备案主体,群晖的网站开发,怎么用ftp管理网站线程池框图C语言线程池详解#xff1a;从基础到实现通俗理解线程池想象你开了一家快递站#xff0c;每天要处理很多包裹派送#xff1a;没有线程池#xff1a;每来一个包裹就雇一个新快递员#xff0c;送完就解雇问题#xff1a;频繁招聘解雇成本高#xff08;线程创… 线程池框图C语言线程池详解从基础到实现通俗理解线程池想象你开了一家快递站每天要处理很多包裹派送没有线程池每来一个包裹就雇一个新快递员送完就解雇问题频繁招聘解雇成本高线程创建销毁开销大有线程池固定雇佣5个快递员包裹来了就分配给空闲的快递员优点快递员复用效率高管理方便线程池就是这样的快递员管理系统预先创建一组线程有任务时分配给空闲线程执行。完整C语言线程池实现带详细注释
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include pthread.h
#include unistd.h#define THREAD_NUM 5 // 线程池中线程数量// 任务结构体相当于快递站的包裹
typedef struct {void (*function)(void *); // 任务函数指针void *arg; // 函数参数
} Task;// 线程池结构体相当于快递站
typedef struct {Task *task_queue; // 任务队列存放待处理的任务int queue_capacity; // 队列容量int queue_size; // 当前队列中任务数量int queue_front; // 队首索引int queue_rear; // 队尾索引pthread_t *threads; // 工作线程数组相当于快递员pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁保护任务队列pthread_cond_t cond; // 条件变量线程等待信号int shutdown; // 线程池关闭标志
} ThreadPool;// 创建线程池
ThreadPool* thread_pool_create(int capacity) {ThreadPool *pool (ThreadPool *)malloc(sizeof(ThreadPool));// 初始化任务队列pool-queue_capacity capacity;pool-task_queue (Task *)malloc(sizeof(Task) * capacity);pool-queue_size 0;pool-queue_front 0;pool-queue_rear 0;// 初始化线程数组pool-threads (pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t) * THREAD_NUM);// 初始化互斥锁和条件变量pthread_mutex_init(pool-mutex, NULL);pthread_cond_init(pool-cond, NULL);// 设置线程池运行状态pool-shutdown 0;// 创建工作线程for (int i 0; i THREAD_NUM; i) {pthread_create(pool-threads[i], NULL, worker, (void *)pool);}return pool;
}// 工作线程函数相当于快递员的工作流程
void* worker(void* arg) {ThreadPool *pool (ThreadPool *)arg;while (1) {pthread_mutex_lock(pool-mutex); // 加锁保护任务队列// 当任务队列为空且线程池未关闭时线程等待while (pool-queue_size 0 !pool-shutdown) {pthread_cond_wait(pool-cond, pool-mutex); // 等待条件变量}// 如果线程池已关闭且任务已处理完线程退出if (pool-shutdown pool-queue_size 0) {pthread_mutex_unlock(pool-mutex);pthread_exit(NULL);}// 从任务队列中取出一个任务Task task;task.function pool-task_queue[pool-queue_front].function;task.arg pool-task_queue[pool-queue_front].arg;// 更新队列状态pool-queue_front (pool-queue_front 1) % pool-queue_capacity;pool-queue_size--;pthread_mutex_unlock(pool-mutex); // 解锁// 执行任务快递员开始派送包裹printf(Thread %lu start working...\n, pthread_self());task.function(task.arg); // 调用任务函数printf(Thread %lu finish work!\n, pthread_self());}return NULL;
}// 添加任务到线程池
void thread_pool_add(ThreadPool *pool, void (*func)(void *), void *arg) {pthread_mutex_lock(pool-mutex); // 加锁保护任务队列// 如果队列已满等待这里简单处理实际可以扩容或返回错误while (pool-queue_size pool-queue_capacity !pool-shutdown) {pthread_cond_wait(pool-cond, pool-mutex);}if (pool-shutdown) {pthread_mutex_unlock(pool-mutex);return;}// 添加任务到队尾pool-task_queue[pool-queue_rear].function func;pool-task_queue[pool-queue_rear].arg arg;pool-queue_rear (pool-queue_rear 1) % pool-queue_capacity;pool-queue_size;pthread_cond_signal(pool-cond); // 唤醒一个等待的线程pthread_mutex_unlock(pool-mutex); // 解锁
}// 销毁线程池
void thread_pool_destroy(ThreadPool *pool) {if (pool NULL) return;// 设置关闭标志pool-shutdown 1;// 唤醒所有等待的线程pthread_cond_broadcast(pool-cond);// 等待所有线程退出for (int i 0; i THREAD_NUM; i) {pthread_join(pool-threads[i], NULL);}// 释放资源free(pool-threads);free(pool-task_queue);pthread_mutex_destroy(pool-mutex);pthread_cond_destroy(pool-cond);free(pool);
}// 示例任务函数1
void task_function1(void *arg) {int num *(int *)arg;printf(Task1 processing number: %d\n, num);sleep(1); // 模拟耗时操作
}// 示例任务函数2
void task_function2(void *arg) {char *str (char *)arg;printf(Task2 processing string: %s\n, str);sleep(2); // 模拟耗时操作
}int main() {// 创建线程池任务队列容量为10ThreadPool *pool thread_pool_create(10);// 添加任务到线程池for (int i 0; i 10; i) {int *num (int *)malloc(sizeof(int));*num i;thread_pool_add(pool, task_function1, (void *)num);}// 添加不同类型的任务char *str Hello ThreadPool;thread_pool_add(pool, task_function2, (void *)str);// 等待所有任务完成sleep(5);// 销毁线程池thread_pool_destroy(pool);return 0;
}关键组件详细解释1. 任务队列Task Queue
typedef struct {void (*function)(void *); // 函数指针void *arg; // 函数参数
} Task;作用存储待执行的任务原理使用环形队列实现避免频繁内存分配操作队尾添加任务队首取出任务2. 线程池管理ThreadPool
typedef struct {Task *task_queue; // 任务队列int queue_capacity; // 队列容量int queue_size; // 当前任务数// ...其他成员
} ThreadPool;作用管理线程和任务队列关键成员threads工作线程数组mutex保护任务队列的互斥锁cond线程间通信的条件变量3. 工作线程Worker Thread
void* worker(void* arg) {while (1) {// 1. 加锁并检查任务队列// 2. 无任务时等待条件变量// 3. 取出任务并执行// 4. 解锁}
}工作流程检查任务队列无任务则等待有任务则取出执行循环处理4. 任务添加thread_pool_add
void thread_pool_add(ThreadPool *pool, void (*func)(void *), void *arg) {// 1. 加锁// 2. 检查队列状态// 3. 添加任务到队列// 4. 唤醒一个等待线程// 5. 解锁
}作用向线程池提交新任务关键点队列满时等待添加后唤醒工作线程5. 线程池销毁thread_pool_destroy
void thread_pool_destroy(ThreadPool *pool) {// 1. 设置关闭标志// 2. 唤醒所有线程// 3. 等待线程退出// 4. 释放资源
}作用安全关闭线程池关键点先通知所有线程等待线程自然退出线程池工作流程图
主线程:[创建线程池] → [添加任务] → [销毁线程池]| |↓ ↓
任务队列: [任务1][任务2][任务3]...|↓
工作线程:[线程1取任务] → [执行] → [取下一个任务][线程2取任务] → [执行] → [取下一个任务]...为什么需要这些机制互斥锁mutex防止多个线程同时访问任务队列导致数据混乱条件变量cond当任务队列为空时让工作线程休眠等待当有新任务时唤醒线程避免忙等待环形队列高效利用内存避免频繁内存分配先进先出(FIFO)的任务处理顺序线程复用避免频繁创建销毁线程的开销控制并发数量防止系统过载实际应用场景网络服务器处理大量客户端请求文件处理批量处理大量文件数据计算并行计算任务GUI应用后台耗时任务处理扩展改进建议动态调整线程数根据负载自动增减线程任务优先级支持高优先级任务插队任务取消支持取消已提交但未执行的任务超时机制设置任务执行超时时间任务结果获取提供获取任务执行结果的机制
