Muduo网络库实现 [十] - EventLoopThreadPool模块

设计思路

在多Reactor模式中， 通常有一个主Reactor（MainReactor）负责接受连接，然后有多个从属Reactor（SubReactor）负责处理已建立连接的I/O事件。EventLoopThreadPool 就是管理这些SubReactor线程的线程池。

首先确定EventLoopThreadPool需要实现的核心功能：

创建和管理多个事件循环线程
为新连接分配事件循环(EventLoop)
控制线程池的启动和停止
支持不同的负载均衡策略

类的设计

那么这个模块内需要哪些成员呢？

既然是管理从属Reactor的线程池，那该怎么管理呢？那当然是要把这从属线程池的对象保存起来 ，所以需要一个vector来保存这些对象，其次还需要一个变量用来统计这些从属线程的数量。同时对于上层来说，未来我们的TcpServer需要获取到从属线程的EventLoop*指针，

TcpServer为什么要获取这个EventLoop指针呢？

连接分发：当新连接到来时，TcpServer需要将这个连接分配给某个SubReactor处理。为了实现这一点，它必须获取一个具体的EventLoop*指针，以便将连接相关的操作派发到该线程中。
线程安全操作：在多线程环境中，直接操作其他线程的资源可能导致竞态条件。通过获取EventLoop*指针，TcpServer可以使用该EventLoop的runInLoop()或queueInLoop()方法，将操作安全地派发到对应的线程中执行，避免线程安全问题。
生命周期管理：连接的创建和销毁应该在同一个线程中进行。当连接建立时，TcpServer会记住为该连接分配的EventLoop*，以便在连接关闭时，能将清理操作派发到正确的线程。

而我们也知道，要从EventLoopThread中获取这个指针需要加锁，如果每一次获取的时候都加锁获取，那么效率不够高，所以我们可以直接用一个vector将所有的从属线程的EventLoop的指针保存起来。

当一些连接到来的时候，该怎么把这个连接分配到线程中呢，我们能不能任意的说，你们去线程一吧，你们去线程二吧，然后这样很随意的把连接分配上去了吗？

这样当然是不行的，TcpServer只负责EventLoopThreadPool中获取一个指针分配给新连接，不会关心负载均衡的问题，所以在EventLoopThreadPool中我们需要完成负载均衡****的工作，最简单的就是使用一个变量作为下一次返回的EventLoop在vector中的下标，每次获取之后都进行++，那么就相当于使用轮转的方式保证了负载均衡。

会不会有一些极端的情况呢，一个从属线程也没有？

那么此时也就是成了单Reactor模型，也就是一个Reactor线程处理所有的操作，那么这时候也需要一个主Reactor线程对应的EventLoop对象，所以我们还需要一个主Reactor线程的指针。这个主Reactor其实就是我们的主线程。

cpp 复制代码

    std::vector<EventLoop*> _loops;        // 存储所有从属Reactor线程的EventLoop指针，用于任务分配
    std::vector<EventLoopThread*> _threads; // 存储所有从属Reactor线程对象，负责线程的创建和管理
    int _thread_cnt;                       // 从属Reactor线程的总数量，在初始化时设置
    int _nextloop_index;                   // 轮询负载均衡策略中下一个要分配的EventLoop索引
    EventLoop* _main_loop;                 // 主Reactor线程的EventLoop指针，在线程池为空时使用

这里注意的一个细节就是，我们存储的线程对象，并不是存储对象本身，而是存储他的指针，未来在开始创建线程的时候才会真正创建对象。 因为存储对象本身的话，未来在resize的时候，时会有问题的，EventLoopThread中的成员都是不可拷贝的。

那么他需要提供哪些接口呢?

首先，需要提供接口用于设置从属线程数量。 其次，需要提供接口启动线程池 。还需要一个接口用于分配EventLoop ，也就是**返回一个EventLoop***给TcpServer用于给新连接绑定EventLoop对象。

cpp 复制代码

public:
    EventLoopThreadPool();
    void SetThreadCount();  //设置从属线程数量
    void Start();           //启动线程池
    EventLoop* GetEventLoop();  //分配从属EventLoop*

模块实现

首先还是先进行构造函数

cpp 复制代码

    EventLoopThreadPool(EventLoop* mainloop)
    ,_thread_cnt(0)
    ,_nextloop_index(0)
    ,_main_loop(nullptr)
    {}

注意这个主Reactor线程是在TcpServe创建的，后续在构造EventLoopThreadPool中传入进来作为基础的EventLoop。

然后就是设置线程数量

这个看一眼就明白了，一笔带过了

cpp 复制代码

    void SetThreadCount(int count)  //设置线程的数量
    {
        _thread_cnt = count;
    }

接着就是获取EventLoop指针，供上层使用

为新连接分配一个EventLoop（从属Reactor线程）。它使用轮询（Round-Robin）策略来均衡地分配连接

先进行单Reactor模式检查 ，然后进行轮询负载均衡 ，使用取模运算实现循环轮询。每次调用此方法时，**_nextloop_index都会自增1，**然后对线程总数取模，确保索引在有效范围内循环。这样就实现了连接在所有从属线程间的均匀分配。返回轮询选出的EventLoop指针，上层代码（通常是TcpServer）将使用这个EventLoop来处理新连接的所有后续I/O事件。

cpp 复制代码

    EventLoop *GetEventLoop()
    {
        if(_thread_cnt ==0)
        {
            return _main_loop;
        }
        _nextloop_index = (_nextloop_index + 1) % _thread_cnt;
        return _loops[_nextloop_index];
    }

最后就是进行启动了

cpp 复制代码

    void Start() //它负责初始化和启动线程池中的所有从属Reactor线程。
    {
        if(_thread_cnt > 0)
        {
            //先进行扩容
            _threads.resize(_thread_cnt);
            _loops.resize(_thread_cnt);
            //创建线程，再获取loop
            for(int i = 0; i < _thread_cnt; i++)
            {
                _threads[i] = new LoopThread;
                _loops[i] = _threads[i] ->GetEventLoop();
            }
        }
        return;
    }

1.条件检查 ：首先检查 _thread_cnt是否大于0，也就是判断用户是否配置了至少一个从属Reactor线程。如果没有配置从属线程(即 _thread_cnt为0)，就直接返回，此时线程池退化为单Reactor模式，所有工作都由主Reactor线程完成。

2.容器扩容 ：**_threads.resize(_thread_cnt);_loops.resize(_thread_cnt);**这两行代码为线程指针数组和EventLoop指针数组分配空间，确保它们有足够的容量来存储所有将要创建的线程和EventLoop对象。

3.线程创建与初始化：

为每个线程索引创建一个新的LoopThread对象
调用每个LoopThread的GetEventLoop()方法获取其内部的EventLoop指针
将这些LoopThread指针和EventLoop指针分别存储在_threads和_loops数组中

这样，当**Start()**方法执行完成后，线程池就创建并启动了所有配置的从属Reactor线程，每个线程都运行着自己的EventLoop事件循环，准备处理分配给它的连接。

从实现上看，这里使用了常见的"延迟创建"模式------线程对象直到 **Start()**被调用时才真正创建，而不是在构造函数中就创建好，这给了用户配置线程池的机会。

疑惑点

std::vector<EventLoop*> _loops; 为啥还需要这个？不能直接去从属reactor线程对象里面去找吗？不是一个线程里面创建一个EventLoop吗？

EventLoopThread中的成员都是不可拷贝的。怎么理解不可拷贝呢？