1. 如何看懂《linux多线程服务端编程
一:进程和线程
每个进程有自己独立的地址空间。“在同一个进程”还是“不在同一个进程”是系统功能划分的重要决策点。《Erlang程序设计》[ERL]把进程比喻为人:
每个人有自己的记忆(内存),人与人通过谈话(消息传递)来交流,谈话既可以是面谈(同一台服务器),也可以在电话里谈(不同的服务器,有网络通信)。面谈和电话谈的区别在于,面谈可以立即知道对方是否死了(crash,SIGCHLD),而电话谈只能通过周期性的心跳来判断对方是否还活着。
有了这些比喻,设计分布式系统时可以采取“角色扮演”,团队里的几个人各自扮演一个进程,人的角色由进程的代码决定(管登录的、管消息分发的、管买卖的等等)。每个人有自己的记忆,但不知道别人的记忆,要想知道别人的看法,只能通过交谈(暂不考虑共享内存这种IPC)。然后就可以思考:
·容错:万一有人突然死了
·扩容:新人中途加进来
·负载均衡:把甲的活儿挪给乙做
·退休:甲要修复bug,先别派新任务,等他做完手上的事情就把他重启
等等各种场景,十分便利。
线程的特点是共享地址空间,从而可以高效地共享数据。一台机器上的多个进程能高效地共享代码段(操作系统可以映射为同样的物理内存),但不能共享数据。如果多个进程大量共享内存,等于是把多进程程序当成多线程来写,掩耳盗铃。
“多线程”的价值,我认为是为了更好地发挥多核处理器(multi-cores)的效能。在单核时代,多线程没有多大价值(个人想法:如果要完成的任务是CPU密集型的,那多线程没有优势,甚至因为线程切换的开销,多线程反而更慢;如果要完成的任务既有CPU计算,又有磁盘或网络IO,则使用多线程的好处是,当某个线程因为IO而阻塞时,OS可以调度其他线程执行,虽然效率确实要比任务的顺序执行效率要高,然而,这种类型的任务,可以通过单线程的”non-blocking IO+IO multiplexing”的模型(事件驱动)来提高效率,采用多线程的方式,带来的可能仅仅是编程上的简单而已)。Alan Cox说过:”A computer is a state machine.Threads are for people who can’t program state machines.”(计算机是一台状态机。线程是给那些不能编写状态机程序的人准备的)如果只有一块CPU、一个执行单元,那么确实如Alan Cox所说,按状态机的思路去写程序是最高效的。
二:单线程服务器的常用编程模型
据我了解,在高性能的网络程序中,使用得最为广泛的恐怕要数”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型,即Reactor模式。
在”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型中,程序的基本结构是一个事件循环(event loop),以事件驱动(event-driven)和事件回调的方式实现业务逻辑:
[cpp] view plain
//代码仅为示意,没有完整考虑各种情况
while(!done)
{
int timeout_ms = max(1000, getNextTimedCallback());
int retval = poll(fds, nfds, timeout_ms);
if (retval<0){
处理错误,回调用户的error handler
}else{
处理到期的timers,回调用户的timer handler
if(retval>0){
处理IO事件,回调用户的IO event handler
}
}
}
这里select(2)/poll(2)有伸缩性方面的不足(描述符过多时,效率较低),Linux下可替换为epoll(4),其他操作系统也有对应的高性能替代品。
Reactor模型的优点很明显,编程不难,效率也不错。不仅可以用于读写socket,连接的建立(connect(2)/accept(2)),甚至DNS解析都可以用非阻塞方式进行,以提高并发度和吞吐量(throughput),对于IO密集的应用是个不错的选择。lighttpd就是这样,它内部的fdevent结构十分精妙,值得学习。
基于事件驱动的编程模型也有其本质的缺点,它要求事件回调函数必须是非阻塞的。对于涉及网络IO的请求响应式协议,它容易割裂业务逻辑,使其散布于多个回调函数之中,相对不容易理解和维护。
三:多线程服务器的常用编程模型
大概有这么几种:
a:每个请求创建一个线程,使用阻塞式IO操作。在java 1.4引人NIO之前,这是Java网络编程的推荐做法。可惜伸缩性不佳(请求太多时,操作系统创建不了这许多线程)。
b:使用线程池,同样使用阻塞式IO操作。与第1种相比,这是提高性能的措施。
c:使用non-blocking IO + IO multiplexing。即Java NIO的方式。
d:Leader/Follower等高级模式。
在默认情况下,我会使用第3种,即non-blocking IO + one loop per thread模式来编写多线程C++网络服务程序。
1:one loop per thread
此种模型下,程序里的每个IO线程有一个event loop,用于处理读写和定时事件(无论周期性的还是单次的)。代码框架跟“单线程服务器的常用编程模型”一节中的一样。
libev的作者说:
One loop per thread is usually a good model. Doing this is almost never wrong, some times a better-performance model exists, but it is always a good start.
这种方式的好处是:
a:线程数目基本固定,可以在程序启动的时候设置,不会频繁创建与销毁。
b:可以很方便地在线程间调配负载。
c:IO事件发生的线程是固定的,同一个TCP连接不必考虑事件并发。
Event loop代表了线程的主循环,需要让哪个线程干活,就把timer或IO channel(如TCP连接)注册到哪个线程的loop里即可:对实时性有要求的connection可以单独用一个线程;数据量大的connection可以独占一个线程,并把数据处理任务分摊到另几个计算线程中(用线程池);其他次要的辅助性connections可以共享一个线程。
比如,在dbproxy中,一个线程用于专门处理客户端发来的管理命令;一个线程用于处理客户端发来的MySQL命令,而与后端数据库通信执行该命令时,是将该任务分配给所有事件线程处理的。
对于non-trivial(有一定规模)的服务端程序,一般会采用non-blocking IO + IO multiplexing,每个connection/acceptor都会注册到某个event loop上,程序里有多个event loop,每个线程至多有一个event loop。
多线程程序对event loop提出了更高的要求,那就是“线程安全”。要允许一个线程往别的线程的loop里塞东西,这个loop必须得是线程安全的。
在dbproxy中,线程向其他线程分发任务,是通过管道和队列实现的。比如主线程accept到连接后,将表示该连接的结构放入队列,并向管道中写入一个字节。计算线程在自己的event loop中注册管道的读事件,一旦有数据可读,就尝试从队列中取任务。
2:线程池
不过,对于没有IO而光有计算任务的线程,使用event loop有点浪费。可以使用一种补充方案,即用blocking queue实现的任务队列:
[cpp] view plain
typedef boost::function<void()>Functor;
BlockingQueue<Functor> taskQueue; //线程安全的全局阻塞队列
//计算线程
void workerThread()
{
while (running) //running变量是个全局标志
{
Functor task = taskQueue.take(); //this blocks
task(); //在产品代码中需要考虑异常处理
}
}
// 创建容量(并发数)为N的线程池
int N = num_of_computing_threads;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
create_thread(&workerThread); //启动线程
}
//向任务队列中追加任务
Foo foo; //Foo有calc()成员函数
boost::function<void()> task = boost::bind(&Foo::calc,&foo);
taskQueue.post(task);
除了任务队列,还可以用BlockingQueue<T>实现数据的生产者消费者队列,即T是数据类型而非函数对象,queue的消费者从中拿到数据进行处理。其实本质上是一样的。
3:总结
总结而言,我推荐的C++多线程服务端编程模式为:one (event) loop per thread + thread pool:
event loop用作IO multiplexing,配合non-blockingIO和定时器;
thread pool用来做计算,具体可以是任务队列或生产者消费者队列。
以这种方式写服务器程序,需要一个优质的基于Reactor模式的网络库来支撑,muo正是这样的网络库。比如dbproxy使用的是libevent。
程序里具体用几个loop、线程池的大小等参数需要根据应用来设定,基本的原则是“阻抗匹配”(解释见下),使得CPU和IO都能高效地运作。所谓阻抗匹配原则:
如果池中线程在执行任务时,密集计算所占的时间比重为 P (0 < P <= 1),而系统一共有 C 个 CPU,为了让这 C 个 CPU 跑满而又不过载,线程池大小的经验公式 T = C/P。(T 是个 hint,考虑到 P 值的估计不是很准确,T 的最佳值可以上下浮动 50%)
以后我再讲这个经验公式是怎么来的,先验证边界条件的正确性。
假设 C = 8,P = 1.0,线程池的任务完全是密集计算,那么T = 8。只要 8 个活动线程就能让 8 个 CPU 饱和,再多也没用,因为 CPU 资源已经耗光了。
假设 C = 8,P = 0.5,线程池的任务有一半是计算,有一半等在 IO 上,那么T = 16。考虑操作系统能灵活合理地调度 sleeping/writing/running 线程,那么大概 16 个“50%繁忙的线程”能让 8 个 CPU 忙个不停。启动更多的线程并不能提高吞吐量,反而因为增加上下文切换的开销而降低性能。
如果 P < 0.2,这个公式就不适用了,T 可以取一个固定值,比如 5*C。
另外,公式里的 C 不一定是 CPU 总数,可以是“分配给这项任务的 CPU 数目”,比如在 8 核机器上分出 4 个核来做一项任务,那么 C=4。
四:进程间通信只用TCP
Linux下进程间通信的方式有:匿名管道(pipe)、具名管道(FIFO)、POSIX消息队列、共享内存、信号(signals),以及Socket。同步原语有互斥器(mutex)、条件变量(condition variable)、读写锁(reader-writer lock)、文件锁(record locking)、信号量(semaphore)等等。
进程间通信我首选Sockets(主要指TCP,我没有用过UDP,也不考虑Unix domain协议)。其好处在于:
可以跨主机,具有伸缩性。反正都是多进程了,如果一台机器的处理能力不够,很自然地就能用多台机器来处理。把进程分散到同一局域网的多台机器上,程序改改host:port配置就能继续用;
TCP sockets和pipe都是操作文件描述符,用来收发字节流,都可以read/write/fcntl/select/poll等。不同的是,TCP是双向的,Linux的pipe是单向的,进程间双向通信还得开两个文件描述符,不方便;而且进程要有父子关系才能用pipe,这些都限制了pipe的使用;
TCP port由一个进程独占,且进程退出时操作系统会自动回收文件描述符。因此即使程序意外退出,也不会给系统留下垃圾,程序重启之后能比较容易地恢复,而不需要重启操作系统(用跨进程的mutex就有这个风险);而且,port是独占的,可以防止程序重复启动,后面那个进程抢不到port,自然就没法初始化了,避免造成意料之外的结果;
与其他IPC相比,TCP协议的一个天生的好处是“可记录、可重现”。tcpmp和Wireshark是解决两个进程间协议和状态争端的好帮手,也是性能(吞吐量、延迟)分析的利器。我们可以借此编写分布式程序的自动化回归测试。也可以用tcp之类的工具进行压力测试。TCP还能跨语言,服务端和客户端不必使用同一种语言。
分布式系统的软件设计和功能划分一般应该以“进程”为单位。从宏观上看,一个分布式系统是由运行在多台机器上的多个进程组成的,进程之间采用TCP长连接通信。
使用TCP长连接的好处有两点:一是容易定位分布式系统中的服务之间的依赖关系。只要在机器上运行netstat -tpna|grep <port>就能立刻列出用到某服务的客户端地址(Foreign Address列),然后在客户端的机器上用netstat或lsof命令找出是哪个进程发起的连接。TCP短连接和UDP则不具备这一特性。二是通过接收和发送队列的长度也较容易定位网络或程序故障。在正常运行的时候,netstat打印的Recv-Q和Send-Q都应该接近0,或者在0附近摆动。如果Recv-Q保持不变或持续增加,则通常意味着服务进程的处理速度变慢,可能发生了死锁或阻塞。如果Send-Q保持不变或持续增加,有可能是对方服务器太忙、来不及处理,也有可能是网络中间某个路由器或交换机故障造成丢包,甚至对方服务器掉线,这些因素都可能表现为数据发送不出去。通过持续监控Recv-Q和Send-Q就能及早预警性能或可用性故障。以下是服务端线程阻塞造成Recv-Q和客户端Send-Q激增的例子:
[cpp] view plain
$netstat -tn
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign
tcp 78393 0 10.0.0.10:2000 10.0.0.10:39748 #服务端连接
tcp 0 132608 10.0.0.10:39748 10.0.0.10:2000 #客户端连接
tcp 0 52 10.0.0.10:22 10.0.0.4:55572
五:多线程服务器的适用场合
如果要在一台多核机器上提供一种服务或执行一个任务,可用的模式有:
a:运行一个单线程的进程;
b:运行一个多线程的进程;
c:运行多个单线程的进程;
d:运行多个多线程的进程;
考虑这样的场景:如果使用速率为50MB/s的数据压缩库,进程创建销毁的开销是800微秒,线程创建销毁的开销是50微秒。如何执行压缩任务?
如果要偶尔压缩1GB的文本文件,预计运行时间是20s,那么起一个进程去做是合理的,因为进程启动和销毁的开销远远小于实际任务的耗时。
如果要经常压缩500kB的文本数据,预计运行时间是10ms,那么每次都起进程 似乎有点浪费了,可以每次单独起一个线程去做。
如果要频繁压缩10kB的文本数据,预计运行时间是200微秒,那么每次起线程似 乎也很浪费,不如直接在当前线程搞定。也可以用一个线程池,每次把压缩任务交给线程池,避免阻塞当前线程(特别要避免阻塞IO线程)。
由此可见,多线程并不是万灵丹(silver bullet)。
1:必须使用单线程的场合
据我所知,有两种场合必须使用单线程:
a:程序可能会fork(2);
实际编程中,应该保证只有单线程程序能进行fork(2)。多线程程序不是不能调用fork(2),而是这么做会遇到很多麻烦:
fork一般不能在多线程程序中调用,因为Linux的fork只克隆当前线程的thread of control,不可隆其他线程。fork之后,除了当前线程之外,其他线程都消失了。
这就造成一种危险的局面。其他线程可能正好处于临界区之内,持有了某个锁,而它突然死亡,再也没有机会去解锁了。此时如果子进程试图再对同一个mutex加锁,就会立即死锁。因此,fork之后,子进程就相当于处于signal handler之中(因为不知道调用fork时,父进程中的线程此时正在调用什么函数,这和信号发生时的场景一样),你不能调用线程安全的函数(除非它是可重入的),而只能调用异步信号安全的函数。比如,fork之后,子进程不能调用:
malloc,因为malloc在访问全局状态时几乎肯定会加锁;
任何可能分配或释放内存的函数,比如snprintf;
任何Pthreads函数;
printf系列函数,因为其他线程可能恰好持有stdout/stderr的锁;
除了man 7 signal中明确列出的信号安全函数之外的任何函数。
因此,多线程中调用fork,唯一安全的做法是fork之后,立即调用exec执行另一个程序,彻底隔断子进程与父进程的联系。
在多线程环境中调用fork,产生子进程后。子进程内部只存在一个线程,也就是父进程中调用fork的线程的副本。
使用fork创建子进程时,子进程通过继承整个地址空间的副本,也从父进程那里继承了所有互斥量、读写锁和条件变量的状态。如果父进程中的某个线程占有锁,则子进程同样占有这些锁。问题是子进程并不包含占有锁的线程的副本,所以子进程没有办法知道它占有了哪些锁,并且需要释放哪些锁。
尽管Pthread提供了pthread_atfork函数试图绕过这样的问题,但是这回使得代码变得混乱。因此《Programming With Posix Threads》一书的作者说:”Avoid using fork in threaded code except where the child process will immediately exec a new program.”。
b:限制程序的CPU占用率;
这个很容易理解,比如在一个8核的服务器上,一个单线程程序即便发生busy-wait,占满1个core,其CPU使用率也只有12.5%,在这种最坏的情况下,系统还是有87.5%的计算资源可供其他服务进程使用。
因此对于一些辅助性的程序,如果它必须和主要服务进程运行在同一台机器的话,那么做成单线程的能避免过分抢夺系统的计算资源。
2. 超详细的线程池使用解析
Java 中线程池是运用场景最多的并发框架,几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。合理的使用线程池可以带来多个好处:
(1) 降低资源消耗 。通过重复利用已创建的线程降低线程在创建和销毁时造成的消耗。
(2) 提高响应速度 。当处理执行任务时,任务可以不需要等待线程的创建就能立刻执行。
(3) 提高线程的可管理性 。线程是稀缺资源,如果无限制的创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
线程池的处理流程如上图所示
线程池中通过 ctl 字段来表示线程池中的当前状态,主池控制状态 ctl 是 AtomicInteger 类型,包装了两个概念字段:workerCount 和 runState,workerCount 表示有效线程数,runState 表示是否正在运行、正在关闭等状态。使用 ctl 字段表示两个概念,ctl 的前 3 位表示线程池状态,线程池中限制 workerCount 为(2^29 )-1(约 5 亿)个线程,而不是 (2^31)-1(20 亿)个线程。workerCount 是允许启动和不允许停止的工作程序的数量。该值可能与实际的活动线程数暂时不同,例如,当 ThreadFactory 在被询问时未能创建线程时,以及退出线程在终止前仍在执行记时。用户可见的池大小报告为工作集的当前大小。 runState 提供主要的生命周期控制,取值如下表所示:
runState 随着时间的推移而改变,在 awaitTermination() 方法中等待的线程将在状态达到 TERMINATED 时返回。状态的转换为:
RUNNING -> SHUTDOWN 在调用 shutdown() 时,可能隐含在 finalize() 中
(RUNNING 或 SHUTDOWN)-> STOP 在调用 shutdownNow() 时
SHUTDOWN -> TIDYING 当队列和线程池都为空时
STOP -> TIDYING 当线程池为空时
TIDYING -> TERMINATED 当 terminate() 方法完成时
开发人员如果需要在线程池变为 TIDYING 状态时进行相应的处理,可以通过重载 terminated() 函数来实现。
结合上图说明线程池 ThreadPoolExecutor 执行流程,使用 execute() 方法提交任务到线程池中执行时分为4种场景:
(1)线程池中运行的线程数量小于 corePoolSize,创建新线程来执行任务。
(2)线程池中运行线程数量不小于 corePoolSize,将任务加入到阻塞队列 BlockingQueue。
(3)如果无法将任务加入到阻塞队列(队列已满),创建新的线程来处理任务(这里需要获取全局锁)。
(4)当创建新的线程数量使线程池中当前运行线程数量超过 maximumPoolSize,线程池中拒绝任务,调用 RejectedExecutionHandler.rejectedExecution() 方法处理。
源码分析:
线程池创建线程时,会将线程封装成工作线程 Worker,Worker 在执行完任务后,还会循环获取工作队列里的任务来执行。
创建线程池之前,首先要知道创建线程池中的核心参数:
corePoolSize (核心线程数大小):当提交任务到线程池时,线程池会创建一个线程来执行任务,即使其他空闲的基本线程能够执行新任务也会创建线程,直到需要执行的任务数大于核心线程数时就不再创建。
runnableTaskQueue (任务队列):用于保存等待执行任务的阻塞队列。一般选择以下几种:
ArrayBlockingQueue:基于数组的有界阻塞队列,按照 FIFO 原则对元素进行排序。
LinkedBlockingQueue:基于链表的阻塞队列,按照 FIFO 原则对元素进行排序。
SynchronousQueue:同步阻塞队列,也是不存储元素的阻塞队列。每一个插入操作必须要等到另一个 线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态。
PriorityBlockingQueue:优先阻塞队列,一个具有优先级的无限阻塞队列。
maximumPoolSize (最大线程数大小):线程池允许创建的最大线程数,当队列已满,并且线程池中的线程数小于最大线程数,则线程池会创建新的线程执行任务。当使用无界队列时,此参数无用。
RejectedExecutionHandler (拒绝策略):当任务队列和线程池都满了,说明线程池处于饱和状态,那么必须使用拒绝策略来处理新提交的任务。JDK 内置拒绝策略有以下 4 种:
AbortPolicy:直接抛出异常
CallerRunsPolicy:使用调用者所在的线程来执行任务
DiscardOldestPolicy:丢弃队列中最近的一个任务来执行当前任务
DiscardPolicy:直接丢弃不处理
可以根据应用场景来实现 RejectedExecutionHandler 接口自定义处理策略。
keepAliveTime (线程存活时间):线程池的工作线程空闲后,保持存活的时间。
TimeUnit (存活时间单位):可选单位DAYS(天)、HOURS(小时)、MINUTES(分钟)、MILLISECONDS(毫秒)、MICROSECONDS(微妙)、NANOSECONDS(纳秒)。
ThreadFactory (线程工厂):可以通过线程工厂给创建出来的线程设置有意义的名字。
创建线程池主要分为两大类,第一种是通过 Executors 工厂类创建线程池,第二种是自定义创建线程池。根据《阿里java开发手册》中的规范,线程池不允许使用 Executors 去创建,原因是规避资源耗尽的风险。
创建一个单线程化的线程池
创建固定线程数的线程池
以上两种创建线程池方式使用链表阻塞队列来存放任务,实际场景中可能会堆积大量请求导致 OOM
创建可缓存线程池
允许创建的线程数量最大为 Integer.MAX_VALUE,当创建大量线程时会导致 CPU 处于重负载状态和 OOM 的发生
向线程池提交任务可以使用两个方法,分别为 execute() 和 submit()。
execute() 方法用于提交不需要返回值的任务,所以无法判断任务是否被线程池执行成功。execute() 方法中传入的是 Runnable 类的实例。
submit() 方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 Future 类型的对象,通过 future 对象可以判断任务是否执行成功,并且可以通过 future 的 get() 方法来获取返回值。get() 方法会阻塞当前线程直到任务完成,使用 get(long timeout, TimeUnit unit)方法会阻塞当前线程一段时间后立即返回,这时候可能任务没有执行完。
可以通过调用线程池的 shutdown() 或shutdownNow() 方法来关闭线程池。他们的原理是遍历线程池中的工作线程,然后逐个调用 interrupt() 方法来中断线程,所以无法响应中断任务可能永远无法终止。
shutdown() 和 shutdownNow() 方法的区别在于 shutdownNow 方法首先将线程池的状态设置为 STOP,然后尝试停止正在执行或暂停任务的线程,并返回等待执行任务的列表,而 shutdown 只是将线程池的状态设置成 SHUTDOWN 状态,然后中断所有没有正在执行任务的线程。
线程池使用面临的核心的问题在于: 线程池的参数并不好配置 。一方面线程池的运行机制不是很好理解,配置合理需要强依赖开发人员的个人经验和知识;另一方面,线程池执行的情况和任务类型相关性较大,IO 密集型和 CPU 密集型的任务运行起来的情况差异非常大,这导致业界并没有一些成熟的经验策略帮助开发人员参考。
(1)以任务型为参考的简单评估:
假设线程池大小的设置(N 为 CPU 的个数)
如果纯计算的任务,多线程并不能带来性能提升,因为 CPU 处理能力是稀缺的资源,相反导致较多的线程切换的花销,此时建议线程数为 CPU 数量或+1;----为什么+1?因为可以防止 N 个线程中有一个线程意外中断或者退出,CPU 不会空闲等待。
如果是 IO 密集型应用, 则线程池大小设置为 2N+1. 线程数 = CPU 核数 目标 CPU 利用率 (1 + 平均等待时间 / 平均工作时间)
(2)以任务数为参考的理想状态评估:
1)默认值
2)如何设置 * 需要根据相关值来决定 - tasks :每秒的任务数,假设为500~1000 - taskCost:每个任务花费时间,假设为0.1s - responsetime:系统允许容忍的最大响应时间,假设为1s
以上都为理想值,实际情况下要根据机器性能来决定。如果在未达到最大线程数的情况机器 cpu load 已经满了,则需要通过升级硬件和优化代码,降低 taskCost 来处理。
(仅为简单的理想状态的评估,可作为线程池参数设置的一个参考)
与主业务无直接数据依赖的从业务可以使用异步线程池来处理,在项目初始化时创建线程池并交给将从业务中的任务提交给异步线程池执行能够缩短响应时间。
严禁在业务代码中起线程!!!
当任务需要按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行时,推荐创建使用单线程化的线程池。
本文章主要说明了线程池的执行原理和创建方式以及推荐线程池参数设置和一般使用场景。在开发中,开发人员需要根据业务来合理的创建和使用线程池达到降低资源消耗,提高响应速度的目的。
原文链接:https://juejin.cn/post/7067324722811240479
3. 线程池的概念及Linux 怎么设计一个简单的线程池
什么是线程池来?
简单自点说,线程池就是有一堆已经创建好了的线程,初始它们都处于空闲等待状态,当有新的任务需要处理的时候,就从这个池子里面取一个空闲等 待的线程来处理该任务,当处理完成了就再次把该线程放回池中,以供后面的任务使用。当池子里的线程全都处理忙碌状态时,线程池中没有可用的空闲等待线程, 此时,根据需要选择创建一个新的线程并置入池中,或者通知任务线程池忙,稍后再试。
为什么要用线程池?
为什么要用线程池?
我们说,线程的创建和销毁比之进程的创建和销毁是轻量级的,但是当我们的任务需要大量进行大量线程的创建和销毁操作时,这个消耗就会变成的相当大。比如, 当你设计一个压力性能测试框架的时候,需要连续产生大量的并发操作,这个是时候,线程池就可以很好的帮上你的忙。线程池的好处就在于线程复用,一个任务处理完成后,当前线程可以直接处理下一个任务,而不是销毁后再创建,非常适用于连续产生大量并发任务的场合。
4. Linux c如何创建线程池
linux c 并没有自带的线程池,纯C的线程池很少
1:使用glib的线程池,gthreadpool,这个是linux C 下面的一个线版程池实现,可以用于权生产环境。
2:自己设计线程池,但是设计一个工业强度的线程池是一件非常复杂的事情,尤其用C来实现。一般思路就是建立一个线程池管理函数,一个线程函数并创建一组线程,一个全局的线程状态数组,线程管理函数通过全局线程状态数组来分派任务,线程函数更改自己的线程状态来上报自己的运行情况,实现起来还是相当复杂的。
建议不要重复造轮子,直接使用现有的线程池实现,glib是很好的选择。
5. Linux 线程池 的问题
表达式为false的时候,assert才会退出程序
编线程池,我觉得有几点需要考虑:
- 资源的分配与回收
- 性能与资源占用的平衡
- 数据的同步,共享的数据必须加锁