c 執行緒池實現(二)同步佇列實現

2021-10-06 05:25:03 字數 2780 閱讀 1441

前面我們介紹了半同步半非同步執行緒池的概念,下面我們首先說一下同步佇列。

同步佇列是半同步半非同步執行緒池三層中的中間層——排隊層。它一方面提供介面給上面同步服務層新增新任務,一方面提供介面給下面的非同步服務層獲取任務。上層可能是併發的新增任務,因此同步佇列需要保證任務是執行緒安全的,同時它還需要確保任務佇列的長度不會超過上限,避免記憶體消耗過大。

下面我們需要詳細分析同步佇列的功能,它需要的成員和介面,這樣**就可以自然而然的設計出來。

首先我們考慮它需要的成員變數。

佇列

需要有乙個佇列來儲存任務

同步

需要有乙個鎖,來確保從佇列中push和pop執行緒安全,不光如此,和佇列相關的其他操作也需要鎖來保證安全。

條件變數

為什麼需要條件變數?考慮乙個問題,當下面的非同步服務層從同步佇列獲取任務時,同步佇列中沒有任務,對應的執行緒將會等待。那什麼時候喚醒呢?就是當同步服務層新增新的任務的時候,此時佇列非空,那麼就可以喚醒之前的執行緒,取出任務去執行。因此需要乙個條件變數在佇列非空的時候發出通知。

同時,我們上面提到,同步佇列需要確保佇列長度不會過長,因此當佇列已經達到上限時,需要限制同步層新增任務,讓它等待,此時,當非同步服務層取走任務佇列未滿的時候,就要將它喚醒,因此也要乙個條件變數在佇列未滿的時候發出通知。

介面考慮它需要的介面。

新增任務

需要提供介面給同步服務層新增任務進佇列。在新增任務的時候,需要上鎖,確保過程是執行緒安全的。同時需要判斷現在佇列中任務數量是否到達上限,如果達到上限,需要等待佇列未滿條件變數發出通知。

取出任務

需要提供介面給非同步服務層取出任務。同樣,在取任務的時候,需要上鎖,確保過程是執行緒安全的。同時需要判斷現在佇列是否為空,如果為空,則需要等待佇列非空條件變數發出通知。

上面是一些最主要的成員,另外還需要考慮限制佇列長度的變數,以及一些其他的介面,例如查詢佇列狀態(滿或者空),佇列中任務數,以及清空佇列等。

#ifndef include_syncqueue__

#define include_syncqueue__

#include

#include

#include

namespace mythreadpool

void

push

(t&& task)

; not_full_variable_.

wait

(lock,

[this])

; queue_.

push

(std::forward

(task));

not_empty_variable_.

notify_one()

;}void

push

(const t& task)

; not_full_variable_.

wait

(lock,

[this])

; queue_.

push

(std::

move

(task));

not_empty_variable_.

notify_one()

;}void

pop(t& task)

; not_empty_variable_.

wait

(lock,

[this])

; task = queue_.

front()

; queue_.

pop();

not_full_variable_.

notify_one()

;}void

pop(std::queue

& tasks)

; not_empty_variable_.

wait

(lock,

[this])

; tasks = std::

move

(queue_)

; not_full_variable_.

notify_one()

;}bool

empty()

;return queue_.

empty()

;}bool

full()

;return max_size_ == queue_.

size()

;}intcount()

;return queue_.

size()

;}void

clear()

; std::queue tmp;

queue_.

swap

(tmp);}

private

: std::mutex mutex_;

std::condition_variable not_full_variable_;

std::condition_variable not_empty_variable_;

std::queue queue_;

int max_size_;};

}#endif

// include_syncqueue__

乍一看**,其實會發現比之前分析功能時設計的豐富一些。下面將詳細說說上面的**,為什麼這樣實現,以及相關的語法。

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