线程池精华

1. 总体想法

1. 线程池初始时创建任务队列、线程池，添加并启动子线程，提供接口给用户添加任务到任务队列
2. 子线程只管从消息队列中取任务执行，将执行结果异步返回给用户
3. 线程池销毁时等待所有子线程退出后才销毁

2. 难点

1. 如何接收用户指定的各种任务

传入线程的都是函数，而函数的不同主要是传入的参数、返回值不同，导致没法使用一个函数指针队列来接受全部类型的函数指针

• submitTask提供用于向任务队列中添加任务的API，由用户调用，参数类型为Task智能指针
• 使用多态 ：用户使用派生类指定任务，任务队列元素为指向基类的指针，且基类中定义一个纯虚函数run()，让子线程拿到基类指针后运行
• 但是如果用户传入的是临时对象，空间释放后再访问会导致未定义行为，所以要求用户传入shared智能指针,使得主线程出作用域后Task派生类对象依然不会被释放

2. 线程池如何添加任务并将任务队列的任务下发给线程

线程和线程池是两个对象，也就是解决，对象之间如何通信的问题

• submitTask是生产者，用于向任务队列中添加任务
• threadFunc是消费者，用于从任务队列中取出任务，注意这个函数是在子线程对象中调用，且需要访问线程池对象中的任务队列
• 线程池通过将threadFunc传递给子线程，让其执行该函数（消费任务队列），从而实现任务下放（此时子线程在此函数中拥有资源线程池）

3. 如何实现Any类

• 接受任意类型：构造函数模板
• 存储任意类型：多态 + 类模板
• 返回指定类型：函数模板 + dynamic_cast

4. 用户如何获取任务执行后的结果（异步）

对于任务，主线程将任务到任务队列等待读取结果，子线程从任务队列中取出执行写入结果,读者-写者模型

• 首先要有一个Result对象用于接受任意 Any结果
• 子线程要能访问到该对象并写入结果后通知主线程读取，即在Task中包含Result对象指针
  • 指针赋值也是关键的，Task对象是用户提供并调用submitTask传入的，所以需要在这里面创建Result、将Task中的Result指针赋值为此Result，最后将该Result对象返回给用户调用地方
  • Task和Result是一一对应 关系，两者有彼此的指针，注意Task周期比Result周期短，所以Result中使用shared_ptr，要注意避免循环引用
  • Result中的Task是为了将Result赋值给Task中对应指针
• 主线程在读取结果时如果还没有产生，就需要阻塞等待，借助信号量来实现

目前未解决的问题是，Result是栈上对象，如果出作用域就直接析构，但是此时子线程正在写入，就会出现问题：解决办法是变为堆对象，且由智能指针管理，使得写入时不会被析构

5. 线程是如何归还到线程池

不存在归还，子线程一直运行，需要结束时退出循环即可，但是需要从thread_中删除自己

• 如果是fixed模式，不需要归还，每个线程创建后就直接启动，死循环读取任务队列
• cached需要动态调整线程池thread_，任务太多创建新线程加入线程池并启动线程，不需要多余线程时需要从线程池中去掉对应的Thread对象并关闭线程
  • 这里也存在读者-写者模型，临界资源是thread_，主线程和子线程都会对thread_进行写
  • 但是对于thread_的操作都是在taskQue_之下完成，本身就有锁，所以不需要增加多余的锁
  • 难点在于：在子线程中去删掉thread_对应的线程，thread_需要使用map，并将key传入子线程让其从线程池中删除自己

6. 线程池退出后如何结束所有子线程

线程池是主线程，这里涉及到进程间通信，读者写着模型：isPoolRunning以及threads_

• threadPool在析构时改变isPoolRunning通知子线程，并阻塞等待子线程结束，感知到子线程全部结束
• 子线程状态不唯一，可能正在执行任务、可能正在等待任务，但最终都会处于即将等待任务，此时可以读取到线程池要结束了,然后将自己对应的thread对象从线程池中清除

7. 优化输入输出

1. 上述的输入是借助多态，但是得先定义类，输出是Result，但是目前看来存在多线程的问题
2. 目标是submitTask接受函数指针和参数，返回一个结果对象，没有多线程问题

1. submitTask接受函数，以及可变参--》可变模板
2. 异步返回值--》packaged_task<>、future<>
3. 任务队列统一类型--》lambda中间件
4. 函数返回类型借助传入参数确定--》auto、后置返回类型、decltype

3.从数据结构中看线程池

待补充