工作线程池实现（一）- c++版思路
在某些时候，系统中的一些任务可以并行操作来提高性能，此时如果频繁的创建&销毁线程又会造成大量地开销，因此需要借助线程池来操作。
（一）功能
- 添加任务到线程池
- 获取任务执行结果
- 维护线程池中线程状态
（二）设计思路
- 生产者&消费者模式
任务队列： 生产者与消费者公用的资源
生产者 ： 将请求分解为多个小任务，并将其放入任务队列
消费者 ： 线程池中的工作线程从任务队列中取任务进行处理
- 等待任务执行完毕
1）如何获得任务执行的结果？
将任务执行结果结构体的指针作为参数传给任务队列，在任务执行后直接将结果写到对应位置。
2）将任务A拆分为A1、A2、A3、A4、A5放入任务队列，如何知道任务已执行完毕？
对每个请求维护任务计数，当新增任务时计数++，当任务执行完毕时计数--；在每个请求后条件等待直到计数为0，表明该请求的任务执行完毕。
- 确定线程池 线程数&任务队列size
1）根据目前服务请求量计算线程个数
2）任务队列尽量设置够大
3）根据实际情况调整线程数
（三）结构
- 线程池管理
初始化若干工作线程&销毁工作线程
- 工作线程
如果队列不空，从人物队列取任务&执行任务
- 上层请求线程
拆分请求为多个任务&依次放入任务队列&等待任务完成&任务结果
- 任务队列
存放&提取任务，控制任务的先进先出
（四）数据结构
- 任务结构
| 序号 | 成员 | 类型 | 含义 |
| 1 | *function(void*, void*, int) | 函数指针 | 指向任务函数的指针 |
| 2 | *argument | void* | 指向任务函数参数的指针 |
| 3 | *control_task | control_task_t | 控制任务计数的结构变量 |
| 4 | task_type | int | 任务类型（根据不同类型，实现不同的任务） |
- 任务计数控制（control_task_t）
| 序号 | 成员 | 类型 | 含义 |
| 1 | task_count_mutex | pthread_mutex_t | 控制未完成任务计数的互斥锁 |
| 2 | task_count_cond | pthread_cond_t | 控制等待任务完成的条件锁 |
| 3 | unfinished_task_count | int | 未完成任务计数 |
- 线程池
| 序号 | 成员 | 类型 | 含义 |
| 1 | lock | pthread_mutex_t | 控制任务队列的互斥锁 |
| 2 | notify | pthread_cont_t | 控制任务队列的条件锁 |
| 3 | threads | pthread_t* | 工作线程 |
| 4 | queue | threadpool_task_t* | 任务队列 |
| 5 | thread_count | int | 工作线程数量 |
| 6 | queue_size | int | 任务队列大小 |
| 7 | head | int | 队头 |
| 8 | tail | int | 队尾 |
| 9 | count | int | pending任务数 |
| 10 | shutdown | int | 关闭线程池标记 |
| 11 | started | int | 运行工作线程 |
- 异常状态处理
| 值 | 含义 | |
| threadpool_invalid | -1 | 线程池无效 |
| threadpool_lock_failure | -2 | 线程池加锁失败 |
| threadpool_queue_full | -3 | 任务队列满 |
| thread_shutdown | -4 | 线程池已关闭 |
| threadpool_thread_failture | -5 | 销毁线程时join线程失败 |
（五）实现
1）添加任务（threadpool_add）
互斥锁->任务结构入队尾->条件信号->解锁
2）工作线程（*threadpool_thread（void *threadpool））
取任务：锁->条件等队列不空->从队头取出任务->解锁
执行任务：（*function）（argument，control_task，task_type）
3）创建线程池（threadpool* threadpool_create（thread_count，queue_size，flag））
4）销毁线程池（threadpool_destroy（*pool，flags））
标记置位，等待所有工作线程执行完毕
（六）使用
1）任务分解&入任务队列
锁->未完成任务数++->解锁->threadpool_add放入任务
- 为什么要在放入任务前进行++操作，而不是放入后？
在放入后执行++操作可能造成计数不一致
2）任务实现
在任务执行完后，未完成任务数-- -> 如果未完成任务数==0，发送信号
3）搜集任务结果
锁->如果未完成任务数>0，则条件等待 ->解锁
（七）总结&优化
- 减小锁粒度
所有请求使用一个锁 => 每个请求拥有自己的锁
- 减小锁范围
锁addTask和count++ => 调整操作顺序，只锁count++
