3 半同步半反应堆线程池（下）
基础知识¶
静态成员变量¶
将类成员变量声明为static，则为静态成员变量，与一般的成员变量不同，无论建立多少对象，都只有一个静态成员变量的拷贝，静态成员变量属于一个类，所有对象共享。
静态变量在编译阶段就分配了空间，对象还没创建时就已经分配了空间，放到全局静态区。
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静态成员变量
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- 最好是类内声明，类外初始化（以免类名访问静态成员访问不到）。
- 无论公有，私有，静态成员都可以在类外定义，但私有成员仍有访问权限。
- 非静态成员类外不能初始化。
- 静态成员数据是共享的。
静态成员函数¶
将类成员函数声明为static，则为静态成员函数。
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静态成员函数
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- 静态成员函数可以直接访问静态成员变量，不能直接访问普通成员变量，但可以通过参数传递的方式访问。
- 普通成员函数可以访问普通成员变量，也可以访问静态成员变量。
- 静态成员函数没有this指针。非静态数据成员为对象单独维护，但静态成员函数为共享函数，无法区分是哪个对象，因此不能直接访问普通变量成员，也没有this指针。
pthread_create陷阱¶
首先看一下该函数的函数原型。
1#include <pthread.h>
2int pthread_create (pthread_t *thread_tid, //返回新生成的线程的id
3 const pthread_attr_t *attr, //指向线程属性的指针,通常设置为NULL
4 void * (*start_routine) (void *), //处理线程函数的地址
5 void *arg); //start_routine()中的参数
函数原型中的第三个参数，为函数指针，指向处理线程函数的地址。该函数，要求为静态函数。如果处理线程函数为类成员函数时，需要将其设置为**静态成员函数**。
this指针的锅¶
pthread_create的函数原型中第三个参数的类型为函数指针，指向的线程处理函数参数类型为(void *),若线程函数为类成员函数，则this指针会作为默认的参数被传进函数中，从而和线程函数参数(void*)不能匹配，不能通过编译。
静态成员函数就没有这个问题，里面没有this指针。
线程池分析¶
线程池的设计模式为半同步/半反应堆，其中反应堆具体为Proactor事件处理模式。
具体的，主线程为异步线程，负责监听文件描述符，接收socket新连接，若当前监听的socket发生了读写事件，然后将任务插入到请求队列。工作线程从请求队列中取出任务，完成读写数据的处理。
线程池类定义¶
具体定义可以看代码。需要注意，线程处理函数和运行函数设置为私有属性。
1template<typename T>
2class threadpool{
3 public:
4 //thread_number是线程池中线程的数量
5 //max_requests是请求队列中最多允许的、等待处理的请求的数量
6 //connPool是数据库连接池指针
7 threadpool(connection_pool *connPool, int thread_number = 8, int max_request = 10000);
8 ~threadpool();
9
10 //像请求队列中插入任务请求
11 bool append(T* request);
12
13 private:
14 //工作线程运行的函数
15 //它不断从工作队列中取出任务并执行之
16 static void *worker(void *arg);
17
18 void run();
19
20 private:
21 //线程池中的线程数
22 int m_thread_number;
23
24 //请求队列中允许的最大请求数
25 int m_max_requests;
26
27 //描述线程池的数组，其大小为m_thread_number
28 pthread_t *m_threads;
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30 //请求队列
31 std::list<T *>m_workqueue;
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33 //保护请求队列的互斥锁
34 locker m_queuelocker;
35
36 //是否有任务需要处理
37 sem m_queuestat;
38
39 //是否结束线程
40 bool m_stop;
41
42 //数据库连接池
43 connection_pool *m_connPool;
44};
线程池创建与回收¶
构造函数中创建线程池,pthread_create函数中将类的对象作为参数传递给静态函数(worker),在静态函数中引用这个对象,并调用其动态方法(run)。
具体的，类对象传递时用this指针，传递给静态函数后，将其转换为线程池类，并调用私有成员函数run。
1template<typename T>
2threadpool<T>::threadpool( connection_pool *connPool, int thread_number, int max_requests) : m_thread_number(thread_number), m_max_requests(max_requests), m_stop(false), m_threads(NULL),m_connPool(connPool){
3
4 if(thread_number<=0||max_requests<=0)
5 throw std::exception();
6
7 //线程id初始化
8 m_threads=new pthread_t[m_thread_number];
9 if(!m_threads)
10 throw std::exception();
11 for(int i=0;i<thread_number;++i)
12 {
13 //循环创建线程，并将工作线程按要求进行运行
14 if(pthread_create(m_threads+i,NULL,worker,this)!=0){
15 delete [] m_threads;
16 throw std::exception();
17 }
18
19 //将线程进行分离后，不用单独对工作线程进行回收
20 if(pthread_detach(m_threads[i])){
21 delete[] m_threads;
22 throw std::exception();
23 }
24 }
25}
向请求队列中添加任务¶
通过list容器创建请求队列，向队列中添加时，通过互斥锁保证线程安全，添加完成后通过信号量提醒有任务要处理，最后注意线程同步。
1template<typename T>
2bool threadpool<T>::append(T* request)
3{
4 m_queuelocker.lock();
5
6 //根据硬件，预先设置请求队列的最大值
7 if(m_workqueue.size()>m_max_requests)
8 {
9 m_queuelocker.unlock();
10 return false;
11 }
12
13 //添加任务
14 m_workqueue.push_back(request);
15 m_queuelocker.unlock();
16
17 //信号量提醒有任务要处理
18 m_queuestat.post();
19 return true;
20}
线程处理函数¶
内部访问私有成员函数run，完成线程处理要求。
1template<typename T>
2void* threadpool<T>::worker(void* arg){
3
4 //将参数强转为线程池类，调用成员方法
5 threadpool* pool=(threadpool*)arg;
6 pool->run();
7 return pool;
8}
run执行任务¶
主要实现，工作线程从请求队列中取出某个任务进行处理，注意线程同步。
1template<typename T>
2void threadpool<T>::run()
3{
4 while(!m_stop)
5 {
6 //信号量等待
7 m_queuestat.wait();
8
9 //被唤醒后先加互斥锁
10 m_queuelocker.lock();
11 if(m_workqueue.empty())
12 {
13 m_queuelocker.unlock();
14 continue;
15 }
16
17 //从请求队列中取出第一个任务
18 //将任务从请求队列删除
19 T* request=m_workqueue.front();
20 m_workqueue.pop_front();
21 m_queuelocker.unlock();
22 if(!request)
23 continue;
24
25 //从连接池中取出一个数据库连接
26 request->mysql = m_connPool->GetConnection();
27
28 //process(模板类中的方法,这里是http类)进行处理
29 request->process();
30
31 //将数据库连接放回连接池
32 m_connPool->ReleaseConnection(request->mysql);
33 }
34}