POCO C++库学习和分析 -- 线程 （二）

POCO C++库学习和分析 -- 线程 （二）

3． 线程池

3.1线程池的基本概念

首先我们来明确线程池的一些概念。

什么是线程池？线程池的好处？

池的英文名：POOL，可以被理解成一个容器。线程池就是放置线程对象的容器。我们知道线程的频繁创建、销毁，是需要耗费一点的系统资源的，如果能够预先创建一系列空线程，在需要使用线程时侯，从线程池里，直接获取IDLE线程，则省去了线程创建的过程，当有频繁的线程出现的时候对性能有比较大的好处，程序执行起来将非常效率。

什么时候推荐使用线程池？

很明显，线程越频繁的被创建和释放，越是能体现出线程池的作用。这时候当然推荐使用线程池。

什么时候不推荐使用线程池？

推荐线程池使用的反面情况喽。

比如长时间运行的线程（线程运行的时间越长，其创建和销毁的开销在其生命周期中比重越低）。

需要永久标识来标识和控制线程，比如想使用专用线程来终止该线程，将其挂起或按名称发现它。因为线程池中的线程都是平等的。

线程池需要具备的元素

线程池要有列表，可以用来管理多个线程对象。
线程池中的线程，具体执行的内容，可自定义。
线程池中的线程，使用完毕后，还能被收回，供下次使用。
线程池要提供获取空闲（IDLE）线程方法。当然这个方法可以被封装在线程池中，成为其内部接口。

3.2 Poco中线程池实现

先看一看Poco中内存池的类图吧。



对于Poco中的线程池来说，设计上分成了两层。第一层为ThreadPool，第二层为PooledThread对象。
第一层中，ThreadPool负责管理线程池，定义如下：

[cpp] view
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class ThreadPool

{

public:

ThreadPool(int minCapacity = 2,

int maxCapacity = 16,

int idleTime = 60,

int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);

ThreadPool(const std::string& name,

int minCapacity = 2,

int maxCapacity = 16,

int idleTime = 60,

int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);

~ThreadPool();

void addCapacity(int n);

int capacity() const;

void setStackSize(int stackSize);

int getStackSize() const;

int used() const;

int allocated() const;

int available() const;

void start(Runnable& target);

void start(Runnable& target, const std::string& name);

void startWithPriority(Thread::Priority priority, Runnable& target);

void startWithPriority(Thread::Priority priority, Runnable& target, const std::string& name);

void stopAll();

void joinAll();

void collect();

const std::string& name() const;

static ThreadPool& defaultPool();

protected:

PooledThread* getThread();

PooledThread* createThread();

void housekeep();

private:

ThreadPool(const ThreadPool& pool);

ThreadPool& operator = (const ThreadPool& pool);

typedef std::vector<PooledThread*> ThreadVec;

std::string _name;

int _minCapacity;

int _maxCapacity;

int _idleTime;

int _serial;

int _age;

int _stackSize;

ThreadVec _threads;

mutable FastMutex _mutex;

};

从ThreadPool的定义看，它是一个PooledThread对象的容器。职责分成两部分：

第一，维护和管理池属性，如增加线程池线程数目，返回空闲线程数目，结束所有线程

第二，把需要运行的业务委托给PooledThread对象，通过接口start(Runnable& target)

[cpp] view
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void ThreadPool::start(Runnable& target)

{

getThread()->start(Thread::PRIO_NORMAL, target);

}

函数getThread()为ThreadPool的私有函数，作用是获取一个空闲的PooledThread线程对象，实现如下

[cpp] view
plaincopy

PooledThread* ThreadPool::getThread()

{

FastMutex::ScopedLock lock(_mutex);

if (++_age == 32)

housekeep();

PooledThread* pThread = 0;

for (ThreadVec::iterator it = _threads.begin(); !pThread && it != _threads.end(); ++it)

{

if ((*it)->idle()) pThread = *it;

}

if (!pThread)

{

if (_threads.size() < _maxCapacity)

{

pThread = createThread();

try

{

pThread->start();

_threads.push_back(pThread);

}

catch (...)

{

delete pThread;

throw;

}

}

else throw NoThreadAvailableException();

}

pThread->activate();

return pThread;

}

第二层中PooledThread对象为一个在线程池中线程。作为线程池中的线程，其创建于线程池的创建时，销毁于线程池的销毁，生命周期同线程池。在其存活的周期中，状态可分为running task和idle。running状态为正在运行业务任务，idle为线程为闲置状态。Poco中PooledThread继承自Runnable，并且包含一个Thread对象。

[cpp] view
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class PooledThread: public Runnable

{

public:

PooledThread(const std::string& name, int stackSize = POCO_THREAD_STACK_SIZE);

~PooledThread();

void start();

void start(Thread::Priority priority, Runnable& target);

void start(Thread::Priority priority, Runnable& target, const std::string& name);

bool idle();

int idleTime();

void join();

void activate();

void release();

void run();

private:

volatile bool _idle;

volatile std::time_t _idleTime;

Runnable* _pTarget;

std::string _name;

Thread _thread;

Event _targetReady;

Event _targetCompleted;

Event _started;

FastMutex _mutex;

};

对于PooledThread来说，其线程业务就是不断的检测是否有新的外界业务_pTarget，如果有就运行，没有的话，把自己状态标志位限制，供线程池回收。

[cpp] view
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void PooledThread::run()

{

_started.set();

for (;;)

{

_targetReady.wait();

_mutex.lock();

if (_pTarget) // a NULL target means kill yourself

{

_mutex.unlock();

try

{

_pTarget->run();

}

catch (Exception& exc)

{

ErrorHandler::handle(exc);

}

catch (std::exception& exc)

{

ErrorHandler::handle(exc);

}

catch (...)

{

ErrorHandler::handle();

}

FastMutex::ScopedLock lock(_mutex);

_pTarget = 0;

#if defined(_WIN32_WCE)

_idleTime = wceex_time(NULL);

#else

_idleTime = time(NULL);

#endif

_idle = true;

_targetCompleted.set();

ThreadLocalStorage::clear();

_thread.setName(_name);

_thread.setPriority(Thread::PRIO_NORMAL);

}

else

{

_mutex.unlock();

break;

}

}

}

Poco中线程池的实现，耦合性其实是很低的，这不得不归功于其在线程池上两个层次的封装和抽象，类的内聚性非常强的，每个类各干各的事。

3.3 其他

除了上面线程池的主要属性和接口外，Poco中线程池还实现了一些其他特性。如设置线程运行的优先级，实现了一个默认线程的单件等。