Linux简单线程池实现(带源码)

　　这里给个线程池的实现代码，里面带有个应用小例子，方便学习使用，代码 GCC 编译可用。参照代码看下面介绍的线程池原理跟容易接受，百度云下载链接：

　　http://pan.baidu.com/s/1i3zMHDV

一.线程池简介

　　为什么使用线程池？

　　目前的大多数网络服务器，包括Web服务器、Email服务器以及数据库服务器等都具有一个共同点，就是单位时间内必须处理数目巨大的连接请求，但处理时间却相对较短。 传统多线程方案中我们采用的服务器模型则是一旦接受到请求之后，即创建一个新的线程，由该线程执行任务。任务执行完毕后，线程退出，这就是是“即时创建，即 时销毁”的策略。尽管与创建进程相比，创建线程的时间已经大大的缩短，但是如果提交给线程的任务是执行时间较短，而且执行次数极其频繁，那么服务器将处于不停的创建线程，销毁线程的状态，这笔开销将是不可忽略的。

　　线程池为线程生命周期开销问题和资源不足问题提供了解决方案。通过对多个任务重用线程，线程创建的开销被分摊到了多个任务上。其好处是，因为在请求到达时线程已经存在，所以无意中也消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使应用程序响应更快。而且，通过适当地调整线程池中的线程数目，也就是当请求的数目超过某个阈值时，就强制其它任何新到的请求一直等待，直到获得一个线程来处理为止，从而可以防止资源不足。

二.线程池的结构

2.1. 线程池任务结点

　　线程池任务结点用来保存用户投递过来的任务，并放入线程池中的线程执行。其结构名为worker_t，定义如下：

1 /*线程池任务结点*/
2 struct worker_t
3 {
4     void *(*process) (void *arg);    /**< 回调函数 */
5     int   paratype;                    /**< 函数类型(预留) */
6     void *arg;                        /**< 回调函数参数 */
7     struct worker_t *next;            /**< 连接下一个任务结点 */
8 };

2.2. 线程池控制器

　　线程池控制器用来对线程池进行控制管理，包括任务的投递、线程池状态的更新与查询、线程池的销毁等。其结构名为CThread_pool_t，定义如下：

 1 /*线程池控制器*/
 2 struct CThread_pool_t
 3 {
 4     pthread_mutex_t queue_lock;    /**< 互斥锁 */
 5     pthread_cond_t queue_ready;    /**< 条件变量 */
 6 
 7     worker_t *queue_head;        /**< 任务结点链表,保存所有投递的任务 */
 8     int shutdown;            /**< 线程池销毁标志,1 -> 销毁 */
 9     pthread_t *threadid;        /**< 线程ID */
10     int max_thread_num;        /**< 线程池可容纳的最大线程数 */
11     int current_pthread_num;    /**< 当前线程池存放的线程数 */
12     int current_pthread_task_num;    /**< 当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和 */
13     int cur_queue_size;        /**< 当前等待队列的任务数目 */
14     int free_pthread_num;        /**< 线程池内允许存在的最大空闲线程数 */
15 
16     /*向线程池投递任务*/
17     int (*AddWorkUnlimit)(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg); 
18     /*向线程池投递任务,无空闲线程则阻塞*/
19     int (*AddWorkLimit)(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg); 
20     /*获取线程池可容纳的最大线程数*/
21     int (*GetMaxThreadNum) (void *pthis); 
22     /*获取线程池存放的线程数*/
23     int (*GetCurThreadNum) (void *pthis); 
24     /*获取当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和*/
25     int (*GetCurTaskThreadNum) (void *pthis); 
26     /*获取线程池等待队列任务数*/
27     int (*GetCurTaskNum) (void *pthis); 
28     /*销毁线程池*/
29     int (*Destruct) (void *pthis); 
30 }；

2.3. 线程池结构

　　线程池的运行结构图如下：

　　根据上图罗列几个注意的地方：

　　(1)图中的线程池中的“空闲”和“执行”分别表示空闲线程和执行线程，空闲线程指在正在等待任务的线程，同样执行线程指正在执行任务的线程，两者是相互转换的。当用户投递任务过来则用空闲线程来执行该任务，且空闲线程状态转变为执行线程；当任务执行完后，执行线程状态转变为空闲线程；

　　(2)创建线程池时，正常情况会先创建一定数量的线程，所有线程初始为空闲线程，线程阻塞等待用户投递任务；

　　(3)用户投递的任务首先放入等待队列 queue_head 链表中，如果线程池中有空闲线程则放入空闲线程中执行，否则根据条件选择继续等待空闲线程或者新建一个线程来执行，新建的线程将放入线程池中；

　　(4)执行的任务会从等待队列中脱离，并在任务执行完后释放任务结点worker_t；

三.线程池控制

　　这里就线程池实现代码中的部分代码进行解释，请参照我上面给的线程池代码，里面的注释我标注的还是比较详细的。

3.1. 线程池创建

 1 CThread_pool_t* ThreadPoolConstruct(int max_num,int free_num) 
 2 {
 3     ......    //略
 4     for (i = 0; i < max_num; i++) 
 5     {  
 6         pool->current_pthread_num++;    /**< 当前池中的线程数 */
 7         pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, ThreadPoolRoutine, (void*)pool);    /**< 创建线程 */
 8         usleep(1000);
 9     }   
10 }

　　这里创建了 max_num 个线程 ThreadPoolRoutine( )，即上面提到的空闲线程。

3.2. 投递任务

 1 static int ThreadPoolAddWorkLimit(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg) 
 2 { 
 3     ......    //略
 4     worker_t *newworker = (worker_t *) malloc (sizeof (worker_t)); 
 5     newworker->process     = process;    /**< 回调函数,在线程ThreadPoolRoutine()中执行 */
 6     newworker->arg         = arg;        /**< 回调函数参数 */
 7     newworker->next     = NULL;
 8     
 9     pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
10     ......    //将任务结点放入等待队列，略
11     pool->cur_queue_size++;        /**< 等待队列加1 */
12     
13     int FreeThreadNum = pool->current_pthread_num - pool->current_pthread_task_num;        
14     if((0 == FreeThreadNum) && (pool->current_pthread_num < pool->max_thread_num))
15     {/**< 如果没有空闲线程且池中当前线程数不超过可容纳最大线程 */
16         int current_pthread_num = pool->current_pthread_num;
17         pool->threadid = (pthread_t *) realloc(pool->threadid,(current_pthread_num + 1) * sizeof (pthread_t));     /**< 新增线程 */
18         pthread_create (&(pool->threadid[current_pthread_num]), NULL, ThreadPoolRoutine,  (void*)pool);
19         pool->current_pthread_num++;    /**< 当前池中线程总数加1 */    
20         
21         pool->current_pthread_task_num++;    /**< 分配任务的线程数加1 */    
22         pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
23         pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready));    /**< 发送信号给1个处于条件阻塞等待状态的线程 */    
24         return 0;
25     }
26     
27     pool->current_pthread_task_num++; 
28     pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
29     pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready));
30     return 0; 
31 }

　　投递任务时先创建一个任务结点保存回调函数和函数参数，并将任务结点放入等待队列中。代码第14行判断条件为真时，则进行新线程创建，realloc( )会在保存原始内存中的数据不变的基础上新增1个sizeof (pthread_t)大小的内存。之后更新 current_pthread_num 和 current_pthread_task_num ，并发送信号 pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready)) 给一个处于条件阻塞等待状态的线程，即线程 ThreadPoolRoutine( )中的

pthread_cond_wait(&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock)) 阻塞等待接收信号。重点讲互斥锁和条件变量：

　　pthread_mutex_t queue_lock; 　　/**< 互斥锁 */

　　pthread_cond_t queue_ready; 　　/**< 条件变量 */

　　这两个变量是线程池实现里很重要的点，建议网上搜索资料学习，这里简要介绍先代码中会用到的相关函数功能：

　　放张图吧，这样直观点，线程互斥锁的一些调用函数一般都有接触过，这里就不作介绍了。

3.3. 执行线程　　

 1 static void * ThreadPoolRoutine (void *arg) 
 2 { 
 3     CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)arg;
 4     while (1) 
 5     { 
 6         pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); /**< 上锁, pthread_cond_wait()调用会解锁*/
 7         
 8         while ((pool->cur_queue_size == 0) && (!pool->shutdown))    /**< 队列没有等待任务*/
 9         { 
10             pthread_cond_wait(&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock));     /**< 条件锁阻塞等待条件信号*/
11         } 
12         if (pool->shutdown) 
13         { 
14             pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
15             pthread_exit (NULL);     /**< 释放线程 */
16         } 
17         
18         .....    //略
19         worker_t *worker     = pool->queue_head;    /**< 取等待队列任务结点头*/ 
20         pool->queue_head     = worker->next;     /**< 链表后移 */ 
21         
22         pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
23         (*(worker->process)) (worker->arg);     /**< 执行回调函数 */ 
24         pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); 
25         
26         pool->current_pthread_task_num--;    /**< 函数执行结束 */ 
27         free (worker);     /**< 释放任务结点 */
28         worker = NULL; 
29         
30         if ((pool->current_pthread_num - pool->current_pthread_task_num) > pool->free_pthread_num)
31         {
32             pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
33             break;    /**< 当池中空闲线程超过 free_pthread_num则将线程释放回操作系统 */
34         }
35         pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));         
36     } 
37     
38     pool->current_pthread_num--;    /**< 当前池中线程数减1 */
39     pthread_exit (NULL);    /**< 释放线程*/
40     return (void*)NULL;
41 }

　　这个就是用来执行投递任务的线程，在初始创建线程时所有线程都全部阻塞在pthread_cond_wait( )处，此时的线程状态就为空闲线程，也就是线程被挂起；

　　当收到信号并取得互斥锁时，表明有任务投递过来，则获取等待队列里的任务结点并开始执行回调函数；

　　函数执行结束后回去判断当前等待队列是否还有任务，有则接下去执行，否则重新阻塞回到空闲线程状态；

3.4. 线程销毁

　　线程销毁主要做的就是销毁线程和释放动态内存，自己看代码就懂了。 

完整代码：

xxx.c

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <pthread.h> 
#include <assert.h> 
#include <string.h>
#include "lib_thread_pool.h"


/*---------------constants/macro definition---------------------*/

/*---------------global variables definition-----------------------*/

/*---------------functions declaration--------------------------*/
static void * ThreadPoolRoutine (void *arg); 

/*---------------functions definition---------------------------*/

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolAddWorkLimit
* functional description    : 向线程池投递任务,无空闲线程则阻塞
* input parameter        : pthis    线程池指针
                      process    回调函数
                      arg        回调函数的参数
* output parameter    : 
* return value            : 0 - 成功;-1 - 失败 
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolAddWorkLimit(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    worker_t *newworker = (worker_t *) malloc (sizeof (worker_t)); 
    if (NULL == newworker)
    {
        return -1;
    }
    newworker->process     = process;    /**< 回调函数,在线程ThreadPoolRoutine()中执行 */
    newworker->arg         = arg;        /**< 回调函数参数 */
    newworker->next     = NULL;

    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    
    worker_t *member = pool->queue_head;    /**< 等待队列任务链表 */
    if (member != NULL) 
    { 
        while (member->next != NULL) 
        {
            member = member->next; 
        }
        member->next = newworker;    /**< 放入链表尾 */
    } 
    else 
    { 
        pool->queue_head = newworker;    /**< 放入链表头 */
    } 
    
    assert (pool->queue_head != NULL); 
    pool->cur_queue_size++;        /**< 等待队列加1 */

    int FreeThreadNum = pool->current_pthread_num - pool->current_pthread_task_num;        
    if((0 == FreeThreadNum) && (pool->current_pthread_num < pool->max_thread_num))
    {/**< 如果没有空闲线程且池中当前线程数不超过可容纳最大线程 */
        int current_pthread_num = pool->current_pthread_num;
        pool->threadid = (pthread_t *) realloc(pool->threadid,(current_pthread_num + 1) * sizeof (pthread_t));     /**< 新增线程 */
        pthread_create (&(pool->threadid[current_pthread_num]), NULL, ThreadPoolRoutine,  (void*)pool);
        pool->current_pthread_num++;    /**< 当前池中线程总数加1 */    
        
        pool->current_pthread_task_num++;    /**< 分配任务的线程数加1 */    
        pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
        pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready));    /**< 发送信号给1个处于条件阻塞等待状态的线程 */    
        return 0;
    }

    pool->current_pthread_task_num++; 
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready));
//    usleep(10);    //看情况加
    return 0; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolAddWorkUnlimit
* functional description    : 向线程池投递任务
* input parameter        : pthis    线程池指针
                      process    回调函数
                      arg        回调函数的参数
* output parameter    : 
* return value            : 0 - 成功;-1 - 失败 
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolAddWorkUnlimit(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    worker_t *newworker = (worker_t *) malloc (sizeof (worker_t)); 
    
    if (NULL == newworker)
    {
        return -1;
    }
    newworker->process     = process;    
    newworker->arg         = arg;         
    newworker->next     = NULL;        

    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    
    worker_t *member = pool->queue_head; 
    if (member != NULL)     
    { 
        while (member->next != NULL) 
        {
            member = member->next; 
        }
        member->next = newworker; 
    } 
    else 
    { 
        pool->queue_head = newworker; 
    } 
    
    assert (pool->queue_head != NULL); 
    pool->cur_queue_size++; 

    int FreeThreadNum = pool->current_pthread_num - pool->current_pthread_task_num;
    if(0 == FreeThreadNum)    /**< 只判断是否没有空闲线程 */
    {
        int current_pthread_num = pool->current_pthread_num;
        pool->threadid = (pthread_t *) realloc(pool->threadid,(current_pthread_num + 1) * sizeof (pthread_t)); 
        pthread_create (&(pool->threadid[current_pthread_num]), NULL, ThreadPoolRoutine,  (void*)pool);
        pool->current_pthread_num++;
        if (pool->current_pthread_num > pool->max_thread_num)
        {
            pool->max_thread_num = pool->current_pthread_num;
        }
        
        pool->current_pthread_task_num++;
        pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
        pthread_cond_signal (&(pool->queue_ready)); 
        return 0;
    }
    
    pool->current_pthread_task_num++;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    pthread_cond_signal(&(pool->queue_ready));     
//    usleep(10);    //看情况加
    return 0; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolGetThreadMaxNum
* functional description    : 获取线程池可容纳的最大线程数
* input parameter        : pthis    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : 线程池可容纳的最大线程数
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolGetThreadMaxNum(void* pthis) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    
    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    int num = pool->max_thread_num;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    
    return num; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolGetCurrentThreadNum
* functional description    : 获取线程池存放的线程数
* input parameter        : pthis    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : 线程池存放的线程数
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolGetCurrentThreadNum(void* pthis) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    
    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    int num = pool->current_pthread_num;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    
    return num; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolGetCurrentTaskThreadNum
* functional description    : 获取当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和
* input parameter        : pthis    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : 当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolGetCurrentTaskThreadNum(void* pthis) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    
    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    int num = pool->current_pthread_task_num;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    
    return num; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolGetCurrentTaskNum
* functional description    : 获取线程池等待队列任务数
* input parameter        : pthis    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : 等待队列任务数
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolGetCurrentTaskNum(void* pthis) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    
    pthread_mutex_lock(&(pool->queue_lock)); 
    int num = pool->cur_queue_size;
    pthread_mutex_unlock(&(pool->queue_lock)); 
    
    return num; 
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolDestroy
* functional description    : 销毁线程池
* input parameter        : pthis    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : 0 - 成功;-1 - 失败
* history                : 
*****************************************************************/
static int ThreadPoolDestroy (void *pthis) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)pthis;
    
    if (pool->shutdown) /**< 已销毁 */
    {
        return -1;
    }
    pool->shutdown = 1;    /**< 销毁标志置位 */
    
    pthread_cond_broadcast (&(pool->queue_ready)); /**< 唤醒所有pthread_cond_wait()等待线程 */
    int i; 
    for (i = 0; i < pool->current_pthread_num; i++) 
    {
        pthread_join (pool->threadid[i], NULL); /**< 等待所有线程执行结束 */
    }
    
    free (pool->threadid);    /**< 释放 */
    worker_t *head = NULL; 
    
    while (pool->queue_head != NULL) 
    { 
        head = pool->queue_head; 
        pool->queue_head = pool->queue_head->next; 
        free (head);    /**< 释放 */
    } 
    
    pthread_mutex_destroy(&(pool->queue_lock));    /**< 销毁 */
    pthread_cond_destroy(&(pool->queue_ready)); /**< 销毁 */     
    free (pool);    /**< 释放 */ 
    pool=NULL;     
    return 0; 
} 


/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolRoutine
* functional description    : 线程池中运行的线程
* input parameter        : arg    线程池指针
* output parameter    : 
* return value            : NULL
* history                : 
*****************************************************************/
static void * ThreadPoolRoutine (void *arg) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *)arg;
    
    while (1) 
    { 
        pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); /**< 上锁, pthread_cond_wait()调用会解锁*/
        
        while ((pool->cur_queue_size == 0) && (!pool->shutdown))    /**< 队列没有等待任务*/
        { 
            pthread_cond_wait(&(pool->queue_ready), &(pool->queue_lock));     /**< 条件锁阻塞等待条件信号*/
        } 
        if (pool->shutdown) 
        { 
            pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
            pthread_exit (NULL);     /**< 释放线程 */
        } 

        assert (pool->cur_queue_size != 0); 
        assert (pool->queue_head != NULL); 
         
        pool->cur_queue_size--;     /**< 等待任务减1,准备执行任务*/ 
        worker_t *worker     = pool->queue_head;    /**< 取等待队列任务结点头*/ 
        pool->queue_head     = worker->next;     /**< 链表后移 */ 
        
        pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
        (*(worker->process)) (worker->arg);     /**< 执行回调函数 */ 
        pthread_mutex_lock (&(pool->queue_lock)); 
        
        pool->current_pthread_task_num--;    /**< 函数执行结束 */ 
        free (worker);     /**< 释放任务结点 */
        worker = NULL; 

        if ((pool->current_pthread_num - pool->current_pthread_task_num) > pool->free_pthread_num)
        {
            pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock)); 
            break;    /**< 当池中空闲线程超过 free_pthread_num则将线程释放回操作系统 */
        }
        pthread_mutex_unlock (&(pool->queue_lock));         
    } 
    
    pool->current_pthread_num--;    /**< 当前池中线程数减1 */
    pthread_exit (NULL);    /**< 释放线程*/
    return (void*)NULL;
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolConstruct
* functional description    : 创建线程池
* input parameter        : max_num    线程池可容纳的最大线程数
                      free_num    线程池允许存在的最大空闲线程,超过则将线程释放回操作系统
* output parameter    : 
* return value            : 线程池指针
* history                : 
*****************************************************************/
CThread_pool_t* ThreadPoolConstruct(int max_num,int free_num) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *) malloc (sizeof (CThread_pool_t)); 
    if (NULL == pool)
    {
        return NULL;
    }
    memset(pool, 0, sizeof(CThread_pool_t));
    
    pthread_mutex_init (&(pool->queue_lock), NULL);    /**< 初始化互斥锁 */
    pthread_cond_init (&(pool->queue_ready), NULL);    /**< 初始化条件变量 */ 

    pool->queue_head                 = NULL; 
    pool->max_thread_num             = max_num;    /**< 线程池可容纳的最大线程数 */
    pool->cur_queue_size             = 0; 
    pool->current_pthread_task_num     = 0;
    pool->shutdown                     = 0; 
    pool->current_pthread_num         = 0;
    pool->free_pthread_num             = free_num;    /**< 线程池允许存在的最大空闲线程 */
    pool->threadid                    = NULL;
    pool->threadid                     = (pthread_t *) malloc (max_num * sizeof (pthread_t)); 
    pool->AddWorkUnlimit            = ThreadPoolAddWorkUnlimit;    /**< 给函数指针赋值 */
    pool->AddWorkLimit                = ThreadPoolAddWorkLimit;
    pool->Destruct                    = ThreadPoolDestroy;
    pool->GetMaxThreadNum            = ThreadPoolGetThreadMaxNum;
    pool->GetCurThreadNum            = ThreadPoolGetCurrentThreadNum;
    pool->GetCurTaskThreadNum        = ThreadPoolGetCurrentTaskThreadNum;
    pool->GetCurTaskNum                = ThreadPoolGetCurrentTaskNum;
    
    int i = 0; 
    for (i = 0; i < max_num; i++) 
    {  
        pool->current_pthread_num++;    /**< 当前池中的线程数 */
        pthread_create (&(pool->threadid[i]), NULL, ThreadPoolRoutine, (void*)pool);    /**< 创建线程 */
        usleep(1000);
    } 

    return pool;
} 

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolConstructDefault
* functional description    : 创建线程池,以默认的方式初始化,未创建线程
* input parameter        : 
* output parameter    : 
* return value            : 线程池指针
* history                : 
*****************************************************************/
CThread_pool_t* ThreadPoolConstructDefault(void) 
{ 
    CThread_pool_t *pool = (CThread_pool_t *) malloc (sizeof (CThread_pool_t)); 
    if (NULL == pool)
    {
        return NULL;
    }
    memset(pool, 0, sizeof(CThread_pool_t));
    
    pthread_mutex_init(&(pool->queue_lock), NULL); 
    pthread_cond_init(&(pool->queue_ready), NULL); 

    pool->queue_head                 = NULL; 
    pool->max_thread_num             = DEFAULT_MAX_THREAD_NUM;    /**< 默认值 */
    pool->cur_queue_size             = 0; 
    pool->current_pthread_task_num     = 0;
    pool->shutdown                     = 0; 
    pool->current_pthread_num         = 0;
    pool->free_pthread_num             = DEFAULT_FREE_THREAD_NUM;    /**< 默认值 */
    pool->threadid                    = NULL;
    pool->AddWorkUnlimit            = ThreadPoolAddWorkUnlimit;
    pool->AddWorkLimit                = ThreadPoolAddWorkLimit;
    pool->Destruct                    = ThreadPoolDestroy;
    pool->GetMaxThreadNum            = ThreadPoolGetThreadMaxNum;
    pool->GetCurThreadNum            = ThreadPoolGetCurrentThreadNum;
    pool->GetCurTaskThreadNum        = ThreadPoolGetCurrentTaskThreadNum;
    pool->GetCurTaskNum                = ThreadPoolGetCurrentTaskNum;
    
    return pool;
}

xxx.h

/************************************************************************
* module            : 线程池头文件
* file name        : lib_thread_pool.h
* Author             : 
* version            : V1.0
* DATE            : 
* directory         : 
* description        : 
* related document: 
* 
************************************************************************/
/*-----------------------includes-------------------------------*/
#ifndef __PTHREAD_POOL_H__
#define __PTHREAD_POOL_H__

#include <pthread.h>

/*---------------constants/macro definition---------------------*/
#define DEFAULT_MAX_THREAD_NUM        100
#define DEFAULT_FREE_THREAD_NUM        10    
typedef struct worker_t worker_t;
typedef struct CThread_pool_t CThread_pool_t;

/*---------------global variables definition-----------------------*/
/*线程池任务结点*/
struct worker_t
{
    void *(*process) (void *arg);    /**< 回调函数 */
    int   paratype;                    /**< 函数类型(预留) */
    void *arg;                        /**< 回调函数参数 */
    struct worker_t *next;            /**< 连接下一个任务结点 */
};

/*线程池控制器*/
struct CThread_pool_t
{
    pthread_mutex_t queue_lock;    /**< 互斥锁 */
    pthread_cond_t queue_ready;    /**< 条件变量 */

    worker_t *queue_head;    /**< 任务结点链表,保存所有投递的任务 */
    int shutdown;            /**< 线程池销毁标志,1 - 销毁 */
    pthread_t *threadid;    /**< 线程ID */
    int max_thread_num;        /**< 线程池可容纳的最大线程数 */
    int current_pthread_num;    /**< 当前线程池存放的线程数 */
    int current_pthread_task_num;    /**< 当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和 */
    int cur_queue_size;        /**< 当前等待队列的任务数目 */
    int    free_pthread_num;    /**< 线程池内允许存在的最大空闲线程数 */
    
    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolAddWorkLimit
    * functional description    : 向线程池投递任务
    * input parameter        : pthis    线程池指针
                          process    回调函数
                          arg        回调函数的参数
    * output parameter    : 
    * return value            : 0 - 成功;-1 - 失败 
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*AddWorkUnlimit)(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg); 

    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolAddWorkUnlimit
    * functional description    : 向线程池投递任务,无空闲线程则阻塞
    * input parameter        : pthis    线程池指针
                          process    回调函数
                          arg        回调函数的参数
    * output parameter    : 
    * return value            : 0 - 成功;-1 - 失败 
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*AddWorkLimit)(void* pthis,void *(*process) (void *arg), void *arg); 
    
    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolGetThreadMaxNum
    * functional description    : 获取线程池可容纳的最大线程数
    * input parameter        : pthis    线程池指针
    * output parameter    : 
    * return value            : 线程池可容纳的最大线程数
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*GetMaxThreadNum) (void *pthis); 

    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolGetCurrentThreadNum
    * functional description    : 获取线程池存放的线程数
    * input parameter        : pthis    线程池指针
    * output parameter    : 
    * return value            : 线程池存放的线程数
    * history                : 
    *****************************************************************/    
    int (*GetCurThreadNum) (void *pthis); 
    
    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolGetCurrentTaskThreadNum
    * functional description    : 获取当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和
    * input parameter        : pthis    线程池指针
    * output parameter    : 
    * return value            : 当前正在执行任务和已分配任务的线程数目和
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*GetCurTaskThreadNum) (void *pthis); 
    
    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolGetCurrentTaskNum
    * functional description    : 获取线程池等待队列任务数
    * input parameter        : pthis    线程池指针
    * output parameter    : 
    * return value            : 等待队列任务数
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*GetCurTaskNum) (void *pthis); 
    
    /****************************************************************
    * function name         : ThreadPoolDestroy
    * functional description    : 销毁线程池
    * input parameter        : pthis    线程池指针
    * output parameter    : 
    * return value            : 0 - 成功;-1 - 失败
    * history                : 
    *****************************************************************/
    int (*Destruct) (void *pthis); 
};

/*---------------functions declaration--------------------------*/
/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolConstruct
* functional description    : 创建线程池
* input parameter        : max_num    线程池可容纳的最大线程数
                      free_num    线程池允许存在的最大空闲线程,超过则将线程释放回操作系统
* output parameter    : 
* return value            : 线程池指针
* history                : 
*****************************************************************/
CThread_pool_t* ThreadPoolConstruct(int max_num,int free_num);

/****************************************************************
* function name         : ThreadPoolConstructDefault
* functional description    : 创建线程池,以默认的方式初始化,未创建线程
* input parameter        : 
* output parameter    : 
* return value            : 线程池指针
* history                : 
*****************************************************************/
CThread_pool_t* ThreadPoolConstructDefault(void);

#endif

main.c

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <pthread.h> 
#include <assert.h> 
#include <string.h>

#include "lib_thread_pool.h"


static void* thread_1(void* arg);
static void* thread_2(void* arg);
static void* thread_3(void* arg);
static void DisplayPoolStatus(CThread_pool_t* pPool);

int nKillThread = 0;

int main()
{
    CThread_pool_t* pThreadPool = NULL;
    pThreadPool = ThreadPoolConstruct(2, 1);
    int nNumInput = 5;
    char LogInput[] = "OK!";

    DisplayPoolStatus(pThreadPool);
    /*可用AddWorkLimit()替换看执行的效果*/
    pThreadPool->AddWorkUnlimit((void*)pThreadPool, thread_1, (void*)NULL);
    /*
    * 没加延迟发现连续投递任务时pthread_cond_wait()会收不到信号pthread_cond_signal() !!
    * 因为AddWorkUnlimit()进去后调用pthread_mutex_lock()把互斥锁锁上,导致pthread_cond_wait()
    * 收不到信号!!也可在AddWorkUnlimit()里面加个延迟,一般情况可能也遇不到这个问题
    */
    usleep(10);    
    pThreadPool->AddWorkUnlimit((void*)pThreadPool, thread_2, (void*)nNumInput);
    usleep(10);
    pThreadPool->AddWorkUnlimit((void*)pThreadPool, thread_3, (void*)LogInput);
    usleep(10);
    DisplayPoolStatus(pThreadPool);

    nKillThread = 1;
    usleep(100);    /**< 先让线程退出 */
    DisplayPoolStatus(pThreadPool);
    nKillThread = 2;
    usleep(100);
    DisplayPoolStatus(pThreadPool);
    nKillThread = 3;
    usleep(100);
    DisplayPoolStatus(pThreadPool);

    pThreadPool->Destruct((void*)pThreadPool);
    return 0;
}

static void* thread_1(void* arg)
{
    printf("Thread 1 is running !
");
    while(nKillThread != 1)
        usleep(10);
    return NULL;
}

static void* thread_2(void* arg)
{
    int nNum = (int)arg;
    
    printf("Thread 2 is running !
");
    printf("Get Number %d
", nNum);
    while(nKillThread != 2)
        usleep(10);
    return NULL;
}

static void* thread_3(void* arg)
{
    char *pLog = (char*)arg;
    
    printf("Thread 3 is running !
");
    printf("Get String %s
", pLog);
    while(nKillThread != 3)
        usleep(10);
    return NULL;
}

static void DisplayPoolStatus(CThread_pool_t* pPool)
{
    static int nCount = 1;
    
    printf("******************
");
    printf("nCount = %d
", nCount++);
    printf("max_thread_num = %d
", pPool->GetMaxThreadNum((void*)pPool));
    printf("current_pthread_num = %d
", pPool->GetCurThreadNum((void*)pPool));
    printf("current_pthread_task_num = %d
", pPool->GetCurTaskThreadNum((void*)pPool));
    printf("cur_queue_size = %d
", pPool->GetCurTaskNum((void*)pPool));
    printf("******************
");
}