线程池核心设计

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

一、为什么需要线程池？

不用线程池：来一个任务就 new thread()，做完就 join()。问题是线程创建/销毁开销很大（~10μs），且大量线程同时运行导致上下文切换爆炸。

线程池的方案：预先创建一组线程，它们空闲时等待任务，任务来了就执行。复用线程，避免创建销毁开销。

二、最小实现

class ThreadPool {
    std::vector<std::thread> workers_;
    std::queue<std::function<void()>> tasks_;
    std::mutex mtx_;
    std::condition_variable cv_;
    bool stop_ = false;

public:
    ThreadPool(size_t threads) {
        for (size_t i = 0; i < threads; i++) {
            workers_.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
                        cv_.wait(lock, [this] {
                            return stop_ || !tasks_.empty();
                        });
                        if (stop_ && tasks_.empty()) return;
                        task = std::move(tasks_.front());
                        tasks_.pop();
                    }
                    task();  // 在锁外执行任务！
                }
            });
        }
    }

    template <typename F>
    void enqueue(F&& f) {
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx_);
            tasks_.push(std::forward<F>(f));
        }
        cv_.notify_one();
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx_);
            stop_ = true;
        }
        cv_.notify_all();
        for (auto& w : workers_) {
            w.join();
        }
    }
};

三、关键设计决策

1. 为什么 task() 要在锁外执行？

什么时候该调 `enqueue`？

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

场景	直接开线程	用线程池
任务频率高、执行时间短	❌ 创建线程开销大	✅ 复用线程
任务执行时间长（秒级）	✅ 线程数少时可以	✅ 也可以，线程池大小要控制
异步执行不关心结果	❌ 需要自己管理生命周期	✅ enqueue 后不用管
需要返回值 / 异常传递	❌ 需要额外同步	✅ 第二阶段加入 future

ThreadPool——基本实现 on Dorkytiger 的小屋

线程池核心设计

一、为什么需要线程池？

二、最小实现

三、关键设计决策

什么时候该调 `enqueue`？