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如和实现一个服务器端高并发线程池

news 来源：原创 2025/5/19 1:54:17

实现一个服务器端线程池需要处理多个客户端请求，同时提高资源利用率和响应速度。

在main函数中，创建一个线程池并提交多个任务。
每个任务在不同的线程中执行，演示了线程池的并发处理能力

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <functional>
#include <atomic>

// 线程池类定义
class ThreadPool {
public:
    // 构造函数，接受线程数量作为参数
    ThreadPool(size_t numThreads);
    // 析构函数
    ~ThreadPool();

    // 向任务队列中添加任务
    void enqueueTask(std::function<void()> task);

private:
    // 工作线程的集合
    std::vector<std::thread> workers;
    // 任务队列
    std::queue<std::function<void()>> tasks;

    // 互斥锁保护任务队列
    std::mutex queueMutex;
    // 条件变量用于线程同步
    std::condition_variable condition;
    // 原子布尔值，用于指示线程池是否停止
    std::atomic<bool> stop;

    // 每个线程执行的函数
    void workerThread();
};

// 线程池构造函数
ThreadPool::ThreadPool(size_t numThreads) : stop(false) {
    // 创建指定数量的线程，并将它们添加到工作线程集合中
    for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
        workers.emplace_back([this] { this->workerThread(); });
    }
}

// 线程池析构函数
ThreadPool::~ThreadPool() {
    // 设置停止标志为true
    stop = true;
    // 通知所有等待的线程
    condition.notify_all();
    // 等待所有线程完成工作
    for (std::thread &worker : workers) {
        if (worker.joinable()) {
            worker.join();
        }
    }
}

// 将任务添加到任务队列中
void ThreadPool::enqueueTask(std::function<void()> task) {
    {
        // 加锁以保护任务队列
        std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
        // 将任务添加到队列中
        tasks.push(task);
    }
    // 通知一个等待的线程
    condition.notify_one();
}

// 每个线程执行的函数，从任务队列中提取任务并执行
void ThreadPool::workerThread() {
    while (!stop) {
        std::function<void()> task;
        {
            // 加锁以保护任务队列
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            // 等待直到有任务或停止标志被设置
            condition.wait(lock, [this] { return stop || !tasks.empty(); });

            // 如果停止标志被设置且任务队列为空，则退出
            if (stop && tasks.empty()) {
                return;
            }

            // 从任务队列中取出一个任务
            task = std::move(tasks.front());
            tasks.pop();
        }
        // 执行任务
        task();
    }
}

// 主函数，演示线程池的使用
int main() {
    // 创建一个线程池，包含4个线程
    ThreadPool pool(4);

    // 提交8个任务到线程池
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        pool.enqueueTask([i] {
            std::cout << "Processing task " << i << " in thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
        });
    }

    // 等待一段时间以确保所有任务完成
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 0;
}