半同步/半反应堆线程池实现

半同步/半反应堆线程池：主线程监听listen socket和接收到的所有连接socket，当有客户端请求任务时，将任务对象插入到工作任务对象中；等待在任务队列上的工作线程通过竞争来取得任务对象并处理之。其中的工作任务队列完成了主线程与工作线程之间的解耦，但是由于同一客户连接的任务请求可能由不同的线程来处理，所以这要求所有的客户请求是无状态的。

具体细节，尽在代码中：

#ifndef THREADPOOL_H
#define THREADPOOL_H

#include <list>
#include <cstdio>
#include <exception>
#include <pthread.h>
#include "locker.h"

//线程池类：模板参数为任务对象
template< typename T >
class threadpool
{
public:
    threadpool( int thread_number = 8, int max_requests = 10000 );
    ~threadpool();
    bool append( T* request );//主线程向任务队列中添加任务

private:
//注意：（当把线程函数封装在类中，this指针会作为默认的参数被传进函数中，从而和线程函数参数(void*)不能匹配。
//解决： 线程函数作为静态函数，因为在C++中静态函数没有this指针）
    static void* worker( void* arg ); //工程线程运行函数：调用run函数，从工作队列中取出任务，进而调用任务对象的处理函数进程任务处理
    void run();

private:
    int m_thread_number; //线程池中的线程数
    int m_max_requests;//最大请求数量
    pthread_t* m_threads;//线程数组
    std::list< T* > m_workqueue;//请求队列
    locker m_queuelocker;//请求队列的互斥锁
    sem m_queuestat;//信号量：是否有任务需要处理
    bool m_stop; //是否需要结束线程
};

template< typename T >
threadpool< T >::threadpool( int thread_number, int max_requests ) :
        m_thread_number( thread_number ), m_max_requests( max_requests ), m_stop( false ), m_threads( NULL )
{
    if( ( thread_number <= 0 ) || ( max_requests <= 0 ) )
    {
        throw std::exception();
    }

    m_threads = new pthread_t[ m_thread_number ];
    if( ! m_threads )
    {
        throw std::exception();
    }

    for ( int i = 0; i < thread_number; ++i )
    {
        printf( "create the %dth thread\n", i );
        if( pthread_create( m_threads + i, NULL, worker, this ) != 0 )//创建线程（注意线程函数为静态成员函数，且将this指针作为参数，以访问进程池的成员变量）
        {
            delete [] m_threads;
            throw std::exception();
        }
        if( pthread_detach( m_threads[i] ) )  //将工作线程设置为脱离线程（当脱离线程退出时，系统会自动回收该线程的资源），否则需要其他线程来回收该线程的资源
        {
            delete [] m_threads;
            throw std::exception();
        }
    }
}

template< typename T >
threadpool< T >::~threadpool()
{
    delete [] m_threads;
    m_stop = true;
}

//主线程将新任务加入任务队列
template< typename T >
bool threadpool< T >::append( T* request )
{
    m_queuelocker.lock();//由于任务队列被所有线程共享，因此需要先加锁
    if ( m_workqueue.size() > m_max_requests )
    {
        m_queuelocker.unlock();
        return false;
    }
    m_workqueue.push_back( request );
    m_queuelocker.unlock();
    m_queuestat.post();//将信号量+1，如果大于0，则唤醒等待该信号量的工作线程
    return true;
}

//线程函数
template< typename T >
void* threadpool< T >::worker( void* arg )
{
    threadpool* pool = ( threadpool* )arg;
    pool->run();
    return pool;
}

//工作线程的处理函数：从任务队列中取出任务对象，然后调用任务对象的逻辑处理函数完成客户请求任务
template< typename T >
void threadpool< T >::run()
{
    while ( ! m_stop )
    {
        m_queuestat.wait();//等待信号量大于0
        m_queuelocker.lock();//锁住任务队列
        if ( m_workqueue.empty() )
        {
            m_queuelocker.unlock();
            continue;
        }
        T* request = m_workqueue.front();//取出任务对象
        m_workqueue.pop_front();
        m_queuelocker.unlock();
        if ( ! request )
        {
            continue;
        }
        request->process();//处理客户任务
    }
}

#endif

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