Linux下通用线程池的创建与使用(下)

在CThreadPool中存在两个链表，一个是空闲链表，一个是忙碌链表。Idle链表中存放所有的空闲进程，当线程执行任务时候，其状态变为忙碌状态，同时从空闲链表中删除，并移至忙碌链表中。在CThreadPool的构造函数中，我们将执行下面的代码:

for(int i=0;i<m_InitNum;i++) 

{ 

CWorkerThread* thr = new CWorkerThread(); 

AppendToIdleList(thr); 

thr->SetThreadPool(this); 

thr->Start(); //begin the thread,the thread wait for job 

}

在该代码中，我们将创建m_InitNum个线程，创建之后即调用AppendToIdleList放入Idle链表中，由于目前没有任务分发给这些线程，因此线程执行Start后将自己挂起。

事实上，线程池中容纳的线程数目并不是一成不变的，其会根据执行负载进行自动伸缩。为此在CThreadPool中设定四个变量：

m_InitNum：处世创建时线程池中的线程的个数。

m_MaxNum:当前线程池中所允许并发存在的线程的最大数目。

m_AvailLow:当前线程池中所允许存在的空闲线程的最小数目，如果空闲数目低于该值，表明负载可能过重，此时有必要增加空闲线程池的数目。实现中我们总是将线程调整为m_InitNum个。

m_AvailHigh：当前线程池中所允许的空闲的线程的最大数目，如果空闲数目高于该值，表明当前负载可能较轻，此时将删除多余的空闲线程，删除后调整数也为m_InitNum个。

m_AvailNum：目前线程池中实际存在的线程的个数，其值介于 m_AvailHigh和m_AvailLow之间。如果线程的个数始终维持在m_AvailLow和m_AvailHigh之间，则线程既不需要创建，也不需要删除，保持平衡状态。因此如何设定m_AvailLow和m_AvailHigh的值，使得线程池最大可能的保持平衡态，是线程池设计必须考虑的问题。

线程池在接受到新的任务之后，线程池首先要检查是否有足够的空闲池可用。检查分为三个步骤：

(1)检查当前处于忙碌状态的线程是否达到了设定的最大值m_MaxNum，如果达到了，表明目前没有空闲线程可用，而且也不能创建新的线程，因此必须等待直到有线程执行完毕返回到空闲队列中。

(2)如果当前的空闲线程数目小于我们设定的最小的空闲数目m_AvailLow，则我们必须创建新的线程，默认情况下，创建后的线程数目应该为m_InitNum，因此创建的线程数目应该为( 当前空闲线程数与m_InitNum);但是有一种特殊情况必须考虑，就是现有的线程总数加上创建后的线程数可能超过m_MaxNum，因此我们必须对线程的创建区别对待。

if(GetAllNum()+m_InitNum-m_IdleList.size() < m_MaxNum ) 

CreateIdleThread(m_InitNum-m_IdleList.size()); 

else 

CreateIdleThread(m_MaxNum-GetAllNum());

如果创建后总数不超过m_MaxNum，则创建后的线程为m_InitNum；如果超过了，则只创建( m_MaxNum-当前线程总数 )个。

(3)调用GetIdleThread方法查找空闲线程。如果当前没有空闲线程，则挂起；否则将任务指派给该线程，同时将其移入忙碌队列。

当线程执行完毕后，其会调用MoveToIdleList方法移入空闲链表中，其中还调用m_IdleCond.Signal()方法，唤醒GetIdleThread()中可能阻塞的线程。

CWorkerThread

CWorkerThread是CThread的派生类，是事实上的工作线程。在 CThreadPool的构造函数中，我们创建了一定数量的CWorkerThread。一旦这些线程创建完毕，我们将调用Start()启动该线程。 Start方法最终会调用Run方法。Run方法是个无限循环的过程。在没有接受到实际的任务的时候，m_Job为NULL，此时线程将调用Wait方法进行等待，从而处于挂起状态。一旦线程池将具体的任务分发给该线程，其将被唤醒，从而通知线程从挂起的地方继续执行。CWorkerThread的完整定义如下:

class CWorkerThread:public CThread 

{ 

private: 

CThreadPool* m_ThreadPool; 

CJob* m_Job; 

void* m_JobData; 

CThreadMutex m_VarMutex; 

bool m_IsEnd; 

protected: 

public: 

CCondition m_JobCond; 

CThreadMutex m_WorkMutex; 

CWorkerThread(); 

virtual ~CWorkerThread(); 

void Run(); 

void SetJob(CJob* job,void* jobdata); 

CJob* GetJob(void){return m_Job;} 

void SetThreadPool(CThreadPool* thrpool); 

CThreadPool* GetThreadPool(void){return m_ThreadPool;} 

}; 

CWorkerThread::CWorkerThread() 

{ 

m_Job = NULL; 

m_JobData = NULL; 

m_ThreadPool = NULL; 

m_IsEnd = false; 

} 

CWorkerThread::~CWorkerThread() 

{ 

if(NULL != m_Job) 

delete m_Job; 

if(m_ThreadPool != NULL) 

delete m_ThreadPool; 

} 

void CWorkerThread::Run() 

{ 

SetThreadState(THREAD_RUNNING); 

for(;;) 

{ 

while(m_Job == NULL) 

m_JobCond.Wait(); 
m_Job->Run(m_JobData); 

m_Job->SetWorkThread(NULL); 

m_Job = NULL; 

m_ThreadPool->MoveToIdleList(this); 

if(m_ThreadPool->m_IdleList.size() > m_ThreadPool->GetAvailHighNum()) 

{ 

m_ThreadPool->DeleteIdleThread(m_ThreadPool->m_IdleList.size()-m_T 

hreadPool->GetInitNum()); 

} 

m_WorkMutex.Unlock(); 

} 

} 

void CWorkerThread::SetJob(CJob* job,void* jobdata) 

{ 

m_VarMutex.Lock(); 

m_Job = job; 

m_JobData = jobdata; 

job->SetWorkThread(this); 

m_VarMutex.Unlock(); 

m_JobCond.Signal(); 

} 

void CWorkerThread::SetThreadPool(CThreadPool* thrpool) 

{ 

m_VarMutex.Lock(); 

m_ThreadPool = thrpool; 

m_VarMutex.Unlock(); 

}

当线程执行任务之前首先必须判断空闲线程的数目是否低于m_AvailLow，如果低于，则必须创建足够的空闲线程，使其数目达到m_InitNum个，然后将调用MoveToBusyList()移出空闲队列，移入忙碌队列。当任务执行完毕后，其又调用MoveToIdleList()移出忙碌队列，移入空闲队列，等待新的任务。

除了Run方法之外，CWorkerThread中另外一个重要的方法就是 SetJob，该方法将实际的任务赋值给线程。当没有任何执行任务即m_Job为NULL的时候，线程将调用m_JobCond.Wait进行等待。一旦 Job被赋值给线程，其将调用m_JobCond.Signal方法唤醒该线程。由于m_JobCond属于线程内部的变量，每个线程都维持一个 m_JobCond，只有得到任务的线程才被唤醒，没有得到任务的将继续等待。无论一个线程何时被唤醒，其都将从等待的地方继续执行m_Job-> Run(m_JobData)，这是线程执行实际任务的地方。

在线程执行给定Job期间，我们必须防止另外一个Job又赋给该线程，因此在赋值之前，通过m_VarMutex进行锁定， Job执行期间，其于的Job将不能关联到该线程；任务执行完毕，我们调用m_VarMutex.Unlock()进行解锁，此时，线程又可以接受新的执行任务。

在线程执行任务结束后返回空闲队列前，我们还需要判断当前空闲队列中的线程是否高于m_AvailHigh个。如果超过m_AvailHigh，则必须从其中删除(m_ThreadPool->m_IdleList.size ()-m_ThreadPool->GetInitNum())个线程，使线程数目保持在m_InitNum个。