簡單的執行緒池（四）

cnblogs發表於2021-12-13
執行緒

概要

筆者對 《簡單的執行緒池（一）》 中的非阻塞式執行緒池進行了改造。在新的執行緒池中，為每個工作執行緒配備一個獨佔的任務佇列。執行緒池使用者提交的任務被隨機地分配到各個獨佔的任務佇列中。工作執行緒從獨佔的任務佇列中獲取任務並執行。

本文不再贅述與 《簡單的執行緒池（一）》 相同的內容。如有不明之處，請參考該部落格。

實現

以下程式碼給出了此執行緒池的實現，（lockwise_unique_pool.h）

class Thread_Pool {

  private:

    struct Task_Wrapper { ...
    	
    };

    atomic<bool> _suspend_;           // #5
    atomic<bool> _done_;
    unsigned _workersize_;
    thread* _workers_;
    Lockwise_Queue<Task_Wrapper>* _workerqueues_;           // #2

    void work(unsigned index) {
        Task_Wrapper task;
        while (!_done_.load(memory_order_acquire)) {
            if (_workerqueues_[index].pop(task))            // #4
                task();
            while (_suspend_.load(memory_order_acquire))          // #7
                std::this_thread::yield();
        }
    }

    void stop() {
        size_t remaining = 0;
        _suspend_.store(true, memory_order_release);          // #6
        for (unsigned i = 0; i < _workersize_; ++i)
            remaining += _workerqueues_[i].size();
        _suspend_.store(false, memory_order_release);          // #8
        for (unsigned i = 0; i < _workersize_; ++i)
            while (!_workerqueues_[i].empty())
                std::this_thread::yield();
        std::fprintf(stderr, "\n%zu tasks remain before destructing pool.\n", remaining);
        _done_.store(true, memory_order_release);
        for (unsigned i = 0; i < _workersize_; ++i)
            if (_workers_[i].joinable())
                _workers_[i].join();
        delete[] _workers_;
        delete[] _workerqueues_;              // #9
    }

  public:
    Thread_Pool() : _suspend_(false), _done_(false) {
        try {
            _workersize_ = thread::hardware_concurrency();
            _workers_ = new thread[_workersize_]();
            _workerqueues_ = new Lockwise_Queue<Task_Wrapper>[_workersize_]();       // #1
            for (unsigned i = 0; i < _workersize_; ++i)
                _workers_[i] = thread(&Thread_Pool::work, this, i);
        } catch (...) {
            stop();
            throw;
        }
    }
    ~Thread_Pool() {
        stop();
    }

    template<class Callable>
    future<typename std::result_of<Callable()>::type> submit(Callable c) {
        typedef typename std::result_of<Callable()>::type R;
        packaged_task<R()> task(c);
        future<R> r = task.get_future();
        _workerqueues_[std::rand() % _workersize_].push(std::move(task));        // #3
        return r;
    }

};

構造 Thread_Pool 物件時，為每個工作執行緒配備一個獨佔的任務佇列（#1），由 _workerqueues_ 指標引用（#2）。執行緒池使用者提交的任務被隨機地分配到各個獨佔的任務佇列中（#3），每個執行緒根據自己的索引編號從與之對應的任務佇列（#4）中獲取任務並執行。

線上程池退出時，將 atomic<bool> _suspend_ 資料成員（#5）置為 true（#6），工作執行緒被暫停（#7）；準確地統計完剩餘的工作任務後，將其置為 false（#8），工作執行緒繼續處理剩餘的工作任務。最後，需要回收任務佇列資源（#9）。

邏輯

以下類圖展現了此執行緒池的程式碼主要邏輯結構。它與 《簡單的執行緒池（一）》 中的執行緒池的區別在於 Thread_Pool 類到 Lockwise_Queue<> 類的多重性由 1 變為 1..* 。

class

執行緒池使用者提交任務與工作執行緒執行任務的併發過程與 《簡單的執行緒池（一）》 中的一致，此處略。

驗證

驗證過程採用了 《簡單的執行緒池（三）》 中定義的的測試用例，對應的測試結果均儲存在 [github] cnblogs/15661191 中。

最後

完整的程式碼與測試資料請參考 [github] cnblogs/15661191 。

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