nginx线程池源码解析

　　周末看了nginx线程池部分的代码，顺手照抄了一遍，写成了自己的版本。实现上某些地方还是有差异的，不过基本结构全部摘抄。

　　在这里分享一下。如果你看懂了我的版本，也就证明你看懂了nginx的线程池。

　　本文只列出了关键数据结构和API，重在理解nginx线程池设计思路。完整代码在最后的链接里。

　　1.任务节点

typedef void (*CB_FUN)(void *);

//任务结构体
typedef struct task
{
void        *argv; //任务函数的参数（任务执行结束前，要保证参数地址有效）
CB_FUN        handler; //任务函数（返回值必须为0   非0值用作增加线程，和销毁线程池）
struct task *next; //任务链指针
}zoey_task_t;

　　handler为函数指针，是实际的任务函数，argv为该函数的参数，next指向下一个任务。

　　2.任务队列

typedef struct task_queue
{
zoey_task_t *head;  //队列头
zoey_task_t **tail;    //队列尾
unsigned int maxtasknum; //最大任务限制
unsigned int curtasknum; //当前任务数
}zoey_task_queue_t;

　　head为任务队列头指针，tail为任务队列尾指针，maxtasknum为队列最大任务数限制，curtasknum为队列当前任务数。

　　3.线程池

typedef struct threadpool
{
pthread_mutex_t    mutex;  //互斥锁
pthread_cond_t     cond;    //条件锁
zoey_task_queue_t       tasks;//任务队列

unsigned int       threadnum; //线程数
unsigned int       thread_stack_size; //线程堆栈大小

}zoey_threadpool_t;

　　mutex为互斥锁 cond为条件锁。mutex和cond共同保证线程池任务的互斥领取或者添加。

　　tasks指向任务队列。

　　threadnum为线程池的线程数

　　thread_stack_size为线程堆栈大小　

　　4.启动配置

//配置参数
typedef struct threadpool_conf
{
unsigned int threadnum;    //线程数
unsigned int thread_stack_size;//线程堆栈大小
unsigned int maxtasknum;//最大任务限制
}zoey_threadpool_conf_t;

　　启动配置结构体是初始化线程池时的一些参数。

　　

　　5.初始化线程池

　　首先检查参数是否合法，然后初始化mutex，cond，key（pthread_key_t）。key用来读写线程全局变量，此全局变量控制线程是否退出。

　　最后创建线程。

zoey_threadpool_t* zoey_threadpool_init(zoey_threadpool_conf_t *conf)
{
zoey_threadpool_t *pool = NULL;
int error_flag_mutex = 0;
int error_flag_cond = 0;
pthread_attr_t attr;
do{
if (z_conf_check(conf) == -1){ //检查参数是否合法
break;
}

pool = (zoey_threadpool_t *)malloc(sizeof(zoey_threadpool_t));//申请线程池句柄
if (pool == NULL){
break;
}

//初始化线程池基本参数
pool->threadnum = conf->threadnum;
pool->thread_stack_size = conf->thread_stack_size;
pool->tasks.maxtasknum = conf->maxtasknum;
pool->tasks.curtasknum = 0;

z_task_queue_init(&pool->tasks);

if (z_thread_key_create() != 0){//创建一个pthread_key_t，用以访问线程全局变量。
free(pool);
break;
}
if (z_thread_mutex_create(&pool->mutex) != 0){ //初始化互斥锁
z_thread_key_destroy();
free(pool);
break;
}

if (z_thread_cond_create(&pool->cond) != 0){  //初始化条件锁
z_thread_key_destroy();
z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
free(pool);
break;
}

if (z_threadpool_create(pool) != 0){       //创建线程池
z_thread_key_destroy();
z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
z_thread_cond_destroy(&pool->cond);
free(pool);
break;
}
return pool;
}while(0);

return NULL;
}

　

　6.添加任务

　　首先申请一个任务节点，实例化后将节点加入任务队列，并将当前任务队列数++并通知其他进程有新任务。整个过程加锁。

int zoey_threadpool_add_task(zoey_threadpool_t *pool, CB_FUN handler, void* argv)
{
zoey_task_t *task = NULL;
//申请一个任务节点并赋值
task = (zoey_task_t *)malloc(sizeof(zoey_task_t));
if (task == NULL){
return -1;
}
task->handler = handler;
task->argv = argv;
task->next = NULL;
if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){ //加锁
free(task);
return -1;
}
do{

if (pool->tasks.curtasknum >= pool->tasks.maxtasknum){//判断工作队列中的任务数是否达到限制
break;
}

//将任务节点尾插到任务队列
*(pool->tasks.tail) = task;
pool->tasks.tail = &task->next;
pool->tasks.curtasknum++;

//通知阻塞的线程
if (pthread_cond_signal(&pool->cond) != 0){
break;
}
//解锁
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
return 0;

}while(0);
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
free(task);
return -1;

}

　

　7.销毁线程池

　　销毁线程池其实也是向任务队列添加任务，只不过添加的任务是让线程退出。z_threadpool_exit_cb函数会将lock置0后退出线程，lock为0表示此线程

　　已经退出，接着退出下一个线程。退出完线程释放所有资源。

void zoey_threadpool_destroy(zoey_threadpool_t *pool)
{
unsigned int n = 0;
volatile unsigned int  lock;

//z_threadpool_exit_cb函数会使对应线程退出
for (; n < pool->threadnum; n++){
lock = 1;
if (zoey_threadpool_add_task(pool, z_threadpool_exit_cb, &lock) != 0){
return;
}
while (lock){
usleep(1);
}
}
z_thread_mutex_destroy(&pool->mutex);
z_thread_cond_destroy(&pool->cond);
z_thread_key_destroy();
free(pool);
}

　

　8.增加一个线程

　　很简单，再生成一个线程以及线程数++即可。加锁。

int zoey_thread_add(zoey_threadpool_t *pool)
{
int ret = 0;
if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){
return -1;
}
ret = z_thread_add(pool);
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
return ret;
}

　

　9.改变任务队列最大任务限制

　　当num=0时设置线程数为无限大。

void zoey_set_max_tasknum(zoey_threadpool_t *pool,unsigned int num)
{
if (pthread_mutex_lock(&pool->mutex) != 0){
return -1;
}
z_change_maxtask_num(pool, num);  //改变最大任务限制
pthread_mutex_unlock(&pool->mutex);
}

　　10.使用示例

int main()
{
int array[10000] = {0};
int i = 0;
zoey_threadpool_conf_t conf = {5,0,5}; //实例化启动参数
zoey_threadpool_t *pool = zoey_threadpool_init(&conf);//初始化线程池
if (pool == NULL){
return 0;
}
for (; i < 10000; i++){
array[i] = i;
if (i == 80){
zoey_thread_add(pool); //增加线程
zoey_thread_add(pool);
}

if (i == 100){
zoey_set_max_tasknum(pool, 0); //改变最大任务数   0为不做上限
}
while(1){
if (zoey_threadpool_add_task(pool, testfun, &array[i]) == 0){
break;
}
printf("error in i = %d\n",i);

}
}
zoey_threadpool_destroy(pool);

while(1){
sleep(5);
}
return 0;
}

　　11.源码

https://github.com/unlikewashface/zoey_threadpool.git