本文以营业厅为例子，实现简单的线程池

一、线程池介绍

现在的企业客户端数以百万，如果某一时刻同时向服务器发消息，那么服务器要处理这些消息是同时开百万个线程吗？？当然不行！！
根据posix标准，一个线程大概占8M空间，那么对于16G的内存，最多也就是开2048个线程。因此此时需要线程池。

线程池是一种常见的并发编程模型，它可以有效地管理和复用线程资源，提高程序运行效率和响应速度。通常情况下，线程池由一个任务队列和若干个工作线程组成。

线程池的优点包括：

提高性能：线程池可以重复使用现有的线程，避免了频繁创建和销毁线程的开销，从而提高程序的性能。
提高响应速度：线程池中已经创建好的空闲线程可以立即响应任务请求，减少了任务等待时间，提高了程序的响应速度。
控制并发数量：线程池可以限制同时执行的任务数量，有效地控制了系统资源的消耗。
管理线程：线程池可以统一管理所有线程，并且可以设置线程池参数来满足业务需求。
提供更好的可扩展性：通过使用线程池，我们可以灵活地调整系统中任务队列长度和工作线程数目，从而实现更好的可扩展性。

二、实现一个简单的线程池

以银行营业厅进行类比：
在这里插入图片描述

#include<stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<errno.h>//''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
//''''''''''''''''''''属性''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''#define LIST_INSERT(item ,list) do{\item->prev=NULL;        \item->next=list;        \if ((list) != NULL) list->prev=item; \(list)=item;            \
}while(0)#define LIST_REMOVE(item,list) do{\if(item->prev != NULL) item->prev->next=item->next; \if(item->next != NULL) item->next->prev=item->prev; \if(list==item) list=item->next;                     \item->prev=item->next=NULL;                          \
}while(0)//顾客
struct nTask
{void (*task_fun)(struct nTask*);void *user_data;struct nTask *prev;struct nTask *next;
};//业务员
struct nWorker{pthread_t threadid;int terminate;  //判断线程是否终止struct nManager *manager; //业务员中应当有管理权限，如查看任务队列是否为空struct nWorker *prev;struct nWorker *next;
};//线程池
typedef struct nManager{struct nTask *tasks;    //任务队列struct nWorker *workers;    //执行队列pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;
}ThreadPool;//''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
//''''''''''''''''''''接口层''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''//线程的回调
//判断任务队列是否内是否有任务，若有取出执行，若无等待任务
static void *nThreadPoolCallback(void *arg){struct nWorker *worker=(struct nWorker *)arg;printf("nThreadPoolCallback\n");while (1){//加锁pthread_mutex_lock(&worker->manager->mutex);//若任务队列为空，等待while(worker->manager->tasks == NULL){if (worker->terminate) break; //此时该线程上的任务队列为空，因此不解锁退出也不会影响其他线程，即不会造成死锁pthread_cond_wait(&worker->manager->cond,&worker->manager->mutex);}if(worker->terminate){//需要先解锁后退出，否则会死锁pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex);break;}//取出第一个任务，而后从任务队列删除该任务struct nTask *task=worker->manager->tasks;  //指向任务队列（链表）的第一个任务LIST_REMOVE(task,worker->manager->tasks);//解锁pthread_mutex_unlock(&worker->manager->mutex);//线程执行该任务task->task_fun(task);}free(worker);
}//创建线程池
int nThreadPoolCreat(ThreadPool *pool,int numWorkers){if (pool == NULL) return -1;if (numWorkers < 1) numWorkers=1;memset(pool,0,sizeof(ThreadPool));//初始化pthread_mutex_init(&pool->mutex,NULL);pthread_cond_init(&pool->cond,NULL);//创建线程(业务员)，加入到执行队列中int i=0;for(i=0;i<numWorkers;i++){//分配内存，并初始化（堆区创建的数据一定要初始化）struct nWorker *worker=(struct nWorker *)malloc(sizeof(struct nWorker ));if (worker == NULL){perror("malloc");return -2;}memset(worker,0,sizeof(struct nWorker));worker->manager=pool;//创建线程(业务员)int ret = pthread_create(&worker->threadid, NULL, nThreadPoolCallback, worker);if (ret){perror("pthread_creat");free(worker);return -3;}//将线程（业务员）加入到任务队列中printf("LIST_INSERT\n");LIST_INSERT(worker,pool->workers);       }//sucessreturn 0;
}//销毁线程池
int nThreadPoolDestory(ThreadPool *pool){//将线程池内的所有线程状态terminate设为真，表示退出struct nWorker *worker=NULL;for (worker=pool->workers;worker!=NULL;worker=worker->next){worker->terminate;}//获取与条件变量相关联的互斥锁-->向所有等待在该条件变量上的线程发送信号以唤醒它们-->释放线程池的互斥锁//pthread_cond_broadcast配合pthread_cond_wait使用，获取的是同一把锁pthread_mutex_lock(&pool->mutex);pthread_cond_broadcast(&pool->cond);pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);//将线程池中的workers和tasks指针分别设置为NULL，释放内存空间pool->tasks=NULL;pool->workers=NULL;return 0;
}//往线程池加入任务
int nThreadPoolPushTask(ThreadPool *pool,struct nTask *task){/*pthread_cond_signal通知等待在条件变量上的某个线程去获取锁并继续执行。如果此时没有加锁，那么可能会出现竞态条件（Race Condition），也就是多个线程同时进入临界区域并修改共享数据，从而导致程序逻辑错误或者崩溃。*/pthread_mutex_lock(&pool->mutex);LIST_INSERT(task,pool->tasks);pthread_cond_signal(&pool->cond);pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
}//''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
//''''''''''''''''''''调试接口''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
#if 1#define THREADPOOL_INIT_COUNT   2
#define TASK_INIT_COUNT         20void task_entry(struct nTask *task){int idx=*(int *)task->user_data;printf("idx: %d\n",idx);free(task->user_data);free(task);
}int main(){ThreadPool pool={0};//创建线程nThreadPoolCreat(&pool,THREADPOOL_INIT_COUNT);printf("nThreadPoolCreat -- finish\n");//创建任务int i=0;for (i=0;i<TASK_INIT_COUNT;i++){struct nTask *task=(struct nTask *)malloc(sizeof(struct nTask));if (task==NULL){perror("malloc");exit(1);}memset(task,0,sizeof(struct nTask));task->task_fun=task_entry;task->user_data=malloc(sizeof(int));*(int *)task->user_data=i;//加入任务队列nThreadPoolPushTask(&pool,task);}getchar();
}#endif