用C语言实现一个线程池_c语言线程池的实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
 
// 线程池中最大线程数
#define MAX_THREADS 10
 
// 任务结构体，包含任务执行函数和参数
typedef struct {
    void *(*task)(void *);
    void *arg;
} task_t;
 
// 线程池结构体，包含互斥锁、条件变量、任务队列等
typedef struct {
    pthread_mutex_t lock;   // 线程池互斥锁
    pthread_cond_t notify;  // 条件变量，用于通知空闲线程有新任务可做
    pthread_t threads[MAX_THREADS];  // 线程池中的线程
    task_t *tasks;          // 任务队列
    int num_threads;        // 当前线程池中的线程数
    int max_tasks;          // 任务队列中最多允许的任务数
    int head;               // 队列头指针
    int tail;               // 队列尾指针
    int count;              // 当前队列中的任务数量
    int shutdown;           // 线程池是否关闭标志
} thread_pool_t;
 
// 初始化线程池
int thread_pool_init(thread_pool_t *pool, int num_threads, int max_tasks) {
    pool->num_threads = 0;
    pool->max_tasks = max_tasks;
    pool->head = 0;
    pool->tail = 0;
    pool->count = 0;
    pool->shutdown = 0;
 
    // 初始化互斥锁和条件变量
    if (pthread_mutex_init(&(pool->lock), NULL) != 0 ||
        pthread_cond_init(&(pool->notify), NULL) != 0) {
        return -1;
    }
 
    // 创建指定数量的线程
    for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
        if (pthread_create(&(pool->threads[i]), NULL, thread_pool_worker, (void *)pool) != 0) {
            return -1;
        }
        pool->num_threads++;
    }
 
    // 创建任务队列
    pool->tasks = (task_t *)malloc(max_tasks * sizeof(task_t));
    if (pool->tasks == NULL) {
        return -1;
    }
 
    return 0;
}
 
// 向线程池中添加新任务
int thread_pool_add_task(thread_pool_t *pool, void *(*task)(void *), void *arg) {
    // 加锁，保证线程安全
    pthread_mutex_lock(&(pool->lock));
 
    // 检查任务队列是否已满
    if (pool->count == pool->max_tasks || pool->shutdown) {
        pthread_mutex_unlock(&(pool->lock));
        return -1;
    }
 
    // 将任务加入队列并更新计数器
    task_t new_task = {task, arg};
    pool->tasks[pool->tail] = new_task;
    pool->tail = (pool->tail + 1) % pool->max_tasks;
    pool->count++;
 
    // 通知空闲线程有新任务可做
    pthread_cond_signal(&(pool->notify));
 
    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&(pool->lock));
 
    return 0;
}
 
// 销毁线程池
int thread_pool_destroy(thread_pool_t *pool) {
    pool->shutdown = 1;
 
    // 等待所有任务执行完毕
    while (pool->count > 0) {
        sleep(1);
    }
 
    // 终止所有线程并释放资源
    for (int i = 0; i < pool->num_threads; i++) {
        pthread_cancel(pool->threads[i]);
        pthread_join(pool->threads[i], NULL);
    }
    free(pool->tasks);
    pthread_mutex_destroy(&(pool->lock));
    pthread_cond_destroy(&(pool->notify));
 
    return 0;
}
 
// 线程池的工作线程，从任务队列中取出一个任务并执行
void *thread_pool_worker(void *arg) {
    thread_pool_t *pool = (thread_pool_t *)arg;
 
       while (1) {
        // 加锁，保证线程安全
        pthread_mutex_lock(&(pool->lock));
 
        // 如果任务队列为空，则等待通知有新任务可做
        while (pool->count == 0 && !pool->shutdown) {
            pthread_cond_wait(&(pool->notify), &(pool->lock));
        }
 
        // 如果线程池已关闭，则退出循环结束线程
        if (pool->shutdown) {
            pthread_mutex_unlock(&(pool->lock));
            pthread_exit(NULL);
        }
 
        // 取出一个任务并更新计数器
        task_t task = pool->tasks[pool->head];
        pool->head = (pool->head + 1) % pool->max_tasks;
        pool->count--;
 
        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&(pool->lock));
 
        // 执行任务
        (*(task.task))(task.arg);
    }
 
    return NULL;
}
 
// 示例任务执行函数
void *example_task(void *arg) {
    int num = *((int *)arg);
    printf("Task #%d started.\n", num);
    sleep(1); // 模拟任务执行过程
    printf("Task #%d ended.\n", num);
    return NULL;
}
 
// 测试代码
int main() {
    thread_pool_t pool;
 
    // 初始化线程池
    if (thread_pool_init(&pool, MAX_THREADS, 10) != 0) {
        printf("Error initializing thread pool.\n");
        return -1;
    }
 
    // 向线程池中添加多个任务
    for (int i = 0; i < 15; i++) {
        int *num = (int *)malloc(sizeof(int));
        *num = i;
        thread_pool_add_task(&pool, example_task, num);
    }
 
    // 等待任务执行完毕并销毁线程池
    thread_pool_destroy(&pool);
 
    return 0;
}

上述代码中，先定义了一个任务结构体和一个线程池结构体，分别用于存储任务的执行函数和参数，以及线程池中的相关信息。在初始化线程池时，会创建指定数量的线程，并将其加入到线程池中，并创建一个任务队列。添加任务时，需要使用加锁操作保证多线程安全，并将任务加入到队列中，并唤醒空闲线程开始执行任务。每个工作线程从任务队列中取出一个任务并执行，如果队列为空则等待通知。在销毁线程池时，会等待所有任务执行完毕后终止所有线程并释放占用的资源。