【C/C++开发】C++实现简单的线程类

C++封装一个简单的线程类

多线程编程简介：

    大家在编程时，经常需要在程序中启动一个或多个线程来处理任务，而如果每次都是去调用系统创建线程的API函数来创建，代码量虽不多，但线程的创建和业务逻辑代码就揉在一起了，且创建多个线程的时候，有大量的重复代码，不便于维护。若我们把创建线程和销毁线程的这些共同的代码封装到一个类中，这样我们可以更专注业务逻辑的实现，在其它地方直接拿来用就行，程序也便于维护和扩展。而且这样的话即使程序所使用的线程库更换了，但线程类提供的接口没变，所以我们的业务逻辑代码也不用任何的改动。

    创建一个线程也无非就是调用系统线程API或第三方库的API，然后传入线程函数地址和线程运行所需要的参数即可，所以我们需要将此部分代码抽象出来，并提供使用接口即可。

 

一个线程基类Thread

    这里我们使用的是Apache提供的apr库，该库具有跨平台性，当然不管使用什么库，我们提供的接口都是一样的，且线程创建和销毁的逻辑是一样的。代码：

 1 class Thread
 2 {
 3 public:
 4     Thread(bool bDetach = true);
 5     virtual ~Thread();
 6 
 7     virtual void run() = 0;      //业务接口
 8 
 9     int       start();              //启动线程
10     int      join();                //等待线程线束
11     void    destroy();           //销毁线程所申请的资源
12 
13     // attribute functions
14     int      get_thread_id()        { return thr_id_; }
15     void    set_thread_id(unsigned long thrId) {    thr_id_ = thrId; }
16 
17 protected:
18     static    void* __stdcall thread_proc(apr_thread_t* th, void* data);
19     void    notify() { cond_.signal(); }
20     bool    check_interrupt() { return bExit_; }
21 
22 private:
23     size_t            thr_id_;        //线程ID
24     bool            bExit_;            //线程是否要退出标志
25 
26     apr_thread_t*    thr_;            //线程句柄
27     Condition        cond_;            //线程函数中等待任务的条件变量
28     
29 private:
30     //not implement
31     Thread(const Thread& );
32     Thread& operator=(const Thread& );
33 };

一些说明：

1. 我们在start()方法中调用apr库提供的线程API创建一个线程： apr_thread_create()，并将线程函数thread_proc()和Thread*为线程函数参数传入apr_thread_create()即可，具体代码在后面贴出。
2. Join()函数用于等待线束线程，而destroy() 则是用于显示销毁该线程所占用的资源。
3. 线程基类有一个纯虚函数run()，即应用线程继承Thread类后必须实现run()函数，即实现程序的业务逻辑
4. 在start()创建完线程后系统便在某一时刻开始执行thread_proc()方法，我们在该方法中会调用run()函数，由于多态性，也就会调用应用程序多实现的run()函数了
   

具体实现(Thread.cpp)：

 1 int    Thread::start()
 2 {
 3     apr_status_t        rv;
 4     apr_threadattr_t*    thrattr = NULL;    
 5     apr_threadattr_create(&thrattr, g_mpool);
 6 
 7     //创建一个线程
 8     if ((rv = apr_thread_create(&thr_, thrattr, Thread::thread_proc, this, g_mpool)) != APR_SUCCESS)
 9     {
10         set_error_code(rv);
11         char errbuf[512];
12         apr_strerror(rv, errbuf, sizeof(errbuf));
13         log2DebugView("Thread: failed create a thread: [%d][%s] ", rv, errbuf);
14         return rv;
15     }
16     apr_sleep(100000);        //ensure the thead_proc is running
17 
18     return rv;
19 }
20 //等待线束线程
21 int    Thread::join()
22 {
23     bExit_    = true;
24     notify();
25     apr_sleep(100000);
26 
27     apr_status_t rv = 0;
28     return apr_thread_join(&rv, thr_);
29 }
30 //销毁线程
31 void Thread::destroy()
32 {
33     if (!bExit_)
34         join();
35     cond_.destroy();
36 }
37 //线程函数，将会调用子类实现的run()方法
38 void* Thread::thread_proc(apr_thread_t* th, void* data)
39 {
40     Thread* pthis = static_cast<Thread*>(data);
41     while (!pthis->bExit_)
42     {
43         //调用子类实现的run()方法
44         pthis->run();
45 
46         //wait for signal
47         pthis->cond_.wait();
48     }
49 
50     printf("thread exit, id: %d ", pthis->get_thread_id());
51     apr_thread_exit(th, APR_SUCCESS);
52     return NULL;
53 }

    这里我们不要太过意研究线程在具体代码是如何创建的，比如在start()函数中，在windows下线程函数可以是 UINT thread_proc(LPVOID param); 而创建线程则是调用__beginthreadex()的windows API即可，具体可参照windows的线程创建和销毁逻辑。线程使用如下：

应用示例

 1 //继承Thread类并实现run()接口，有点类似Java或C#的用法
 2 class MyThread : public Thread
 3 {
 4 public:
 5     MyThread(){ loop_ = true; }
 6     virtual MyThread(){}
 7 
 8     //只关心如何实现业务逻辑，而看不到线程是如何创建的
 9     virtual void run()
10     {
11         while (loop)
12         {
13             //do some work
14         }
15         printf("MyThread exit. ");
16     }
17 
18 private:
19     bool loop_;
20 };
21 
22 // 在程序中使用如下
23 MyThread* pmt = new MyThread();
24 pmt->start();        //调用start()方法后，即启动了一个线程了

    这样，我们就完成了一个线程类的封装和使用了，代码不多，但很常用哈。最后说明一下线程类中使用一个Condition的类，其实也就是一个对事件的封装使用，完全可以用windows下的 SetEvent()/WaitForSingleObject()替代或Linux下的pthread_condition_t的pthrad_condition_signal()/pthread_condition_wait()替代，即等待事件和通知事件的处理。
    下一节我将会利用这个线程类实现一个简单的线程池，便于我们在程序中使用。