分享个C++线程池的实现源码

博主介绍：程序喵大人

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概述

这里介绍一个功能完整C++线程池实现，本线程池设计精巧，支持核心线程与缓存线程管理、任务队列限制、异常处理、优雅关闭等高级特性，详见下文。

核心特性

1. 灵活的线程管理

线程池实现了两种线程类型：

核心线程：始终保持活跃，不会被回收
缓存线程：在任务高峰时创建，空闲超时后自动回收

cpp 复制代码

enum class ThreadFlag { 
    kInit = 0,   // 初始状态
    kCore = 1,   // 核心线程
    kCache = 2   // 缓存线程
};

2. 智能的任务调度

线程池使用条件变量(std::condition_variable)实现高效的任务通知机制：

核心线程无限等待新任务
缓存线程使用超时等待，避免资源浪费

cpp 复制代码

if (thread_ptr->flag.load() == ThreadFlag::kCore) {
    // 核心线程无限等待
    this->task_cv_.wait(lock, [this, thread_ptr] { ... });
} else {
    // 缓存线程带超时等待
    this->task_cv_.wait_for(lock, this->config_.time_out, [this, thread_ptr] { ... });
}

3. 全面的异常处理

每个任务都被try-catch块包裹，确保异常不会逃逸到线程函数外：

cpp 复制代码

this->tasks_.emplace([task]() { 
    try {
        (*task)(); 
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Task execution failed: " << e.what() << std::endl;
    } catch (...) {
        std::cerr << "Task execution failed with unknown exception" << std::endl;
    }
});

4. 优雅的关闭机制

提供两种关闭方式：

ShutDown()：等待所有任务完成
ShutDownNow()：立即终止所有线程

cpp 复制代码

void ShutDown(bool is_now) {
    if (is_available_.load()) {
        if (is_now) {
            this->is_shutdown_now_.store(true);
        } else {
            this->is_shutdown_.store(true);
        }
        this->task_cv_.notify_all();
        is_available_.store(false);
    }
}

使用示例

基本用法

cpp 复制代码

// 创建线程池配置
meow::ThreadPool::ThreadPoolConfig config(2, 4, 50);
meow::ThreadPool pool(config);

// 启动线程池
pool.Start();

// 提交任务
autofuture = pool.Run([]() {
    return fibonacci(10);
});

// 获取结果
if (future) {
    std::cout << "Result: " << future->get() << std::endl;
}

异常处理示例

cpp 复制代码

auto future = pool.Run([]() {
    return potentially_throwing_task(true);
});

try {
    if (future) future->get();
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
}

性能考虑

锁粒度优化：任务执行在锁外进行，减少锁持有时间
原子操作 ：使用std::atomic实现无锁计数器
动态扩展：根据负载自动调整线程数量
资源限制：防止任务队列无限增长导致内存问题

总结

代码详见：GitHub - C++线程池实现。

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