【c++】手撕单例模式线程池

C++线程池实现

源码地址：https://github.com/1024freedom/thread_learn/tree/master

项目概述

这是一个轻量级的C++线程池实现，用于学习和理解多线程编程的核心概念。项目通过单例模式实现了一个可复用的线程池，支持任意类型任务的并发执行。

核心特性

1. 单例模式设计

线程池采用了单例模式，确保整个程序中只有一个线程池实例。通过静态局部变量实现了线程安全的懒汉式单例。 1

2. 禁止拷贝与赋值

为了防止误用，线程池显式禁用了拷贝构造函数和赋值运算符，这是管理资源类的最佳实践。 2

3. 固定线程池大小

默认创建10个工作线程，所有线程在构造时就已创建并开始等待任务。 3

4. 高效的任务队列

使用std::queue存储待执行任务，配合互斥锁和条件变量实现线程安全的生产者-消费者模式。 4

技术亮点

移动语义优化

在构造线程时使用了emplace_back而非push_back，直接在容器内存中构造对象，避免了额外的拷贝/移动操作。 5

任务出队时也使用了移动语义，提高了性能： 6

条件变量的正确使用

工作线程通过条件变量等待任务，避免了忙等待：

• 当任务队列为空且未停止时，线程进入等待状态
• 当有新任务入队或线程池停止时，线程被唤醒 7

优雅的退出机制

析构函数确保所有任务执行完毕后才退出：

1. 设置停止标志
2. 唤醒所有等待的线程
3. 等待所有线程执行完毕 8

工作线程在检测到停止标志且任务队列为空时才会退出： 9

万能引用与完美转发

enqueue方法使用了模板和可变参数，支持任意类型的可调用对象和参数。通过std::forward实现完美转发，保持参数的值类别（左值/右值）。 10

使用示例

主函数展示了基本用法：向线程池提交10个任务，每个任务打印信息、休眠1秒后完成。 11

技术栈

• C++11标准特性
  • std::thread - 线程管理
  • std::mutex - 互斥锁
  • std::condition_variable - 条件变量
  • std::function - 函数包装器
  • Lambda表达式
  • 移动语义
  • 可变参数模板