1.C语言实现高并发服务器上线程池原理(含源码)
2.线程池原理详解及如何用C语言实现线程池
3.C++ 11 实现(同步的线程)任务队列线程池
4.线程池newCachedThreadPool
5.java 线程池 工作队列是如何工作的
6.线程池的四种创建方式及区别
C语言实现高并发服务器上线程池原理(含源码)
在高并发服务器场景中,线程池作为一种高效的池队程池多线程处理策略,旨在有效利用资源。列源其工作流程通常包括接收消息、码线分类、队列创建线程、线程库存管理 源码 bs传递任务、池队程池线程执行和任务完成。列源对于小型局域网,码线这种方法足够,队列但在广域网或大型局域网中,线程频繁的池队程池请求可能导致线程频繁创建和销毁,这在内存资源有限的列源嵌入式服务器中尤为关键。
因此,码线线程池技术应运而生,队列通过复用线程,一个线程可以处理不同任务,避免了频繁创建和销毁的开销。理解线程池的结构十分重要,它由任务队列、线程集合(包括工作线程、空闲线程和待销毁线程)和管理者线程组成。任务队列负责存储待处理任务,以先进先出的方式组织;线程集合则负责执行任务;管理者线程则负责监控线程状态,动态调整线程数量以维持最佳性能。
线程池的核心结构包括一个threadpool_t结构体,其中包含线程池状态、任务队列信息,以及用于同步操作的互斥锁。任务结构中包含处理函数的指针和相关参数。在使用时,需将分类后的处理函数与参数打包为任务,并放入队列,等待线程执行。
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线程池原理详解及如何用C语言实现线程池
线程池是一种优化多线程处理形式的机制,特别适用于高并发服务器,能高效管理线程资源。其处理流程为:接收消息、消息分类、线程创建、传递消息到子线程、线程分离、在子线程执行任务、任务结束退出。对于小型网络通信,上述方法通常足够。但在广域网或大型局域网通信中,频繁请求服务器导致大量消息处理,创建和销毁线程成为高昂开销。因此,线程池技术应运而生,允许线程复用,避免每次请求创建新线程的开销。 线程池内部由任务队列、一组线程和管理者线程组成。任务队列用于存储待处理任务,线程用于执行任务,管理者线程则负责控制线程活动,确保线程资源合理利用。 实现线程池涉及以下几个关键结构和操作:线程池结构详解
线程池结构体包含:线程池状态信息:描述线程池配置,包括最小线程数、最大线程数、存活线程数等。
任务队列信息:描述任务队列状态,仿app应用商店网站源码带源码包括最大任务数、队列是否满、是否为空等。
多线程互斥锁:确保线程安全操作,如取任务、修改任务队列信息和线程池状态。
任务函数指针和参数:用于存储和传递消息处理函数及所需参数。
线程池初始化函数`threadpool_create`负责分配资源,设置参数,并启动线程。线程数组
线程数组是线程池初始化阶段预先创建的一组线程,用于高效执行任务。这些线程在工作时竞争获取任务,通过互斥锁确保线程安全。任务队列
任务队列用于存储待处理任务。线程池通过任务队列组织任务执行顺序,确保先进先出原则,同时与线程数组协同工作,高效分配任务。管理者线程
管理者线程负责监控线程池状态,动态调整线程数量,以维持高效平衡。它定期检查任务队列和线程状态,根据需要启动或销毁线程。线程池接口
线程池接口提供初始化、添加任务、销毁等操作,便于在实际应用中集成和管理。释放资源
线程池提供资源释放接口,确保线程池安全关闭,避免资源泄漏。使用示例
示例代码展示了如何使用线程池接口创建线程池、添加任务和销毁线程池。C++ 实现(同步的)任务队列线程池
在C++ 中,实现同步任务队列线程池是仿泡芙短视频源码全套源码一种高效利用多核CPU处理任务的方法。当线程池启动时,线程会等待队列中的任务,一旦任务充足,多个线程便会竞争执行。然而,为了防止内存溢出,队列容量设有限制。线程池的性能与CPU核心数密切相关,推荐设置为核心数加2,过多的线程可能导致线程切换频繁,反而降低效率。
线程池的活动流程包括任务的生产与消费,通过上篇博文中介绍的同步队列SyncQueue进行管理。生产者线程如thd1持续产生任务,线程池内部负责消费。停止线程池时,只需调用Stop函数即可。同时,使用std::call_once确保特定代码只执行一次,确保并发执行的线程中只有一个活动线程执行,保证数据可见性的一致性。
std::thread::hardware_concurrency函数提供了获取系统硬件并发线程数的功能,这对于优化线程池大小和资源分配至关重要。如果你是C/C++后端开发或架构师,寻找学习资料和教程,可以加入学习交流群获取免费资源。
下面是一个直观的线程池实现示例:
线程池通过C++ 的同步队列SyncQueue管理任务,利用多核CPU提高任务处理效率。队列容量设有限制以防止内存溢出,推荐线程数设置为CPU核心数加2。线程活动流程包括任务生产(thd1)和消费,通过Stop函数可暂停或终止线程池。
std::call_once用于确保特定代码只执行一次,确保并发线程中数据可见性的一致性。另外,燕窝溯源码非溯源码的区别使用std::thread::hardware_concurrency获取硬件并发数,有助于优化线程池配置。
线程池newCachedThreadPool
新线程池newCachedThreadPool的源码揭示了其独特设计和功能。它的核心特点在于动态创建和重用线程,以提高执行短暂异步任务的程序性能。此池允许在先前构造的线程可用时重复使用它们,且最大线程数为Integer.MAX_VALUE,意味着资源使用相对灵活。
在newCachedThreadPool中,线程的存活时间设置为秒,超过此时间未使用的线程将被终止并从池中移除。这一特性有助于避免资源浪费,保持空闲时间足够长的池不会消耗任何资源。此外,新线程池不包含核心线程,其操作基于SynchronousQueue队列,确保线程间高效同步。
使用newCachedThreadPool时,程序执行到大约秒后自动终止,因为线程池已完成所有任务。存活线程在超过秒的闲置后被终止和移除,这体现了其设计原理。
为何newCachedThreadPool选择SynchronousQueue而不是其他线程池通常采用的LinkedBlockQueue?SynchronousQueue是一个特殊的阻塞队列,旨在实现线程间高效同步。它没有内部容量,且插入操作需等待相应的删除操作。此特性使其成为切换设计的理想选择,允许线程在需要时安全地传递信息、事件或任务,尤其适用于需要多线程间同步的应用场景。
SynchronousQueue通过实现Collection和Iterator接口支持所有可选方法,包括支持可选的公平性策略。默认情况下,不保证生产者和使用者线程的FIFO顺序访问,但通过将公平性策略设置为true,可以确保按此顺序授予访问权限。
总之,newCachedThreadPool通过动态线程重用和SynchronousQueue的高效同步机制,提供了一种灵活且高效的处理短暂异步任务的方法。其设计旨在优化资源使用,通过在任务完成后的秒内自动清理资源,保持系统性能高效。
java 线程池 工作队列是如何工作的
使用线程池的好处1、降低资源消耗
可以重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
2、提高响应速度
当任务到达时,任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
3、提高线程的可管理性
线程是稀缺资源,如果无限制地创建,不仅会消耗系统资源,还会降低系统的稳定性,使用线程池可以进行统一分配、调优和监控
线程池的工作原理
首先我们看下当一个新的任务提交到线程池之后,线程池是如何处理的
1、线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务,则执行第二步。
2、线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满,则将新提交的任务存储在这个工作队列里进行等待。如果工作队列满了,则执行第三步
3、线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有,则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了,则交给饱和策略来处理这个任务
线程池饱和策略
这里提到了线程池的饱和策略,那我们就简单介绍下有哪些饱和策略:
AbortPolicy
为Java线程池默认的阻塞策略,不执行此任务,而且直接抛出一个运行时异常,切记ThreadPoolExecutor.execute需要try catch,否则程序会直接退出。
DiscardPolicy
直接抛弃,任务不执行,空方法
DiscardOldestPolicy
从队列里面抛弃head的一个任务,并再次execute 此task。
CallerRunsPolicy
在调用execute的线程里面执行此command,会阻塞入口
用户自定义拒绝策略(最常用)
实现RejectedExecutionHandler,并自己定义策略模式
下我们以ThreadPoolExecutor为例展示下线程池的工作流程图
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1、如果当前运行的线程少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
2、如果运行的线程等于或多于corePoolSize,则将任务加入BlockingQueue。
3、如果无法将任务加入BlockingQueue(队列已满),则在非corePool中创建新的线程来处理任务(注意,执行这一步骤需要获取全局锁)。
4、如果创建新线程将使当前运行的线程超出maximumPoolSize,任务将被拒绝,并调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。
ThreadPoolExecutor采取上述步骤的总体设计思路,是为了在执行execute()方法时,尽可能地避免获取全局锁(那将会是一个严重的可伸缩瓶颈)。在ThreadPoolExecutor完成预热之后(当前运行的线程数大于等于corePoolSize),几乎所有的execute()方法调用都是执行步骤2,而步骤2不需要获取全局锁。
线程池只是并发编程中的一小部分,下图是史上最全面的Java的并发编程学习技术总汇
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关键方法源码分析
我们看看核心方法添加到线程池方法execute的源码如下:
// //Executes the given task sometime in the future. The task //may execute in a new thread or in an existing pooled thread. // // If the task cannot be submitted for execution, either because this // executor has been shutdown or because its capacity has been reached, // the task is handled by the current { @code RejectedExecutionHandler}. // // @param command the task to execute // @throws RejectedExecutionException at discretion of // { @code RejectedExecutionHandler}, if the task // cannot be accepted for execution // @throws NullPointerException if { @code command} is null // public void execute(Runnable command) { if (command == null) throw new NullPointerException(); // // Proceed in 3 steps: // // 1. If fewer than corePoolSize threads are running, try to // start a new thread with the given command as its first // task. The call to addWorker atomically checks runState and // workerCount, and so prevents false alarms that would add // threads when it shouldn't, by returning false. // 翻译如下: // 判断当前的线程数是否小于corePoolSize如果是,使用入参任务通过addWord方法创建一个新的线程, // 如果能完成新线程创建exexute方法结束,成功提交任务 // 2. If a task can be successfully queued, then we still need // to double-check whether we should have added a thread // (because existing ones died since last checking) or that // the pool shut down since entry into this method. So we // recheck state and if necessary roll back the enqueuing if // stopped, or start a new thread if there are none. // 翻译如下: // 在第一步没有完成任务提交;状态为运行并且能否成功加入任务到工作队列后,再进行一次check,如果状态 // 在任务加入队列后变为了非运行(有可能是在执行到这里线程池shutdown了),非运行状态下当然是需要 // reject;然后再判断当前线程数是否为0(有可能这个时候线程数变为了0),如是,新增一个线程; // 3. If we cannot queue task, then we try to add a new // thread. If it fails, we know we are shut down or saturated // and so reject the task. // 翻译如下: // 如果不能加入任务到工作队列,将尝试使用任务新增一个线程,如果失败,则是线程池已经shutdown或者线程池 // 已经达到饱和状态,所以reject这个他任务 // int c = ctl.get(); // 工作线程数小于核心线程数 if (workerCountOf(c) < corePoolSize) { // 直接启动新线程,true表示会再次检查workerCount是否小于corePoolSize if (addWorker(command, true)) return; c = ctl.get(); } // 如果工作线程数大于等于核心线程数 // 线程的的状态未RUNNING并且队列notfull if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) { // 再次检查线程的运行状态,如果不是RUNNING直接从队列中移除 int recheck = ctl.get(); if (! isRunning(recheck) && remove(command)) // 移除成功,拒绝该非运行的任务 reject(command); else if (workerCountOf(recheck) == 0) // 防止了SHUTDOWN状态下没有活动线程了,但是队列里还有任务没执行这种特殊情况。 // 添加一个null任务是因为SHUTDOWN状态下,线程池不再接受新任务 addWorker(null, false); } // 如果队列满了或者是非运行的任务都拒绝执行 else if (!addWorker(command, false)) reject(command); }
线程池的四种创建方式及区别
1. 使用Executors.newCachedThreadPool()创建线程池。
这种线程池会根据需要创建新线程,对于旧线程,如果秒没有被使用,就会被回收。这种线程池适用于短生命周期的异步任务。
2. 使用Executors.newFixedThreadPool()创建定长线程池。
这个线程池维护了一个固定大小的线程队列,如果新任务提交到线程池时,线程池已满,任务就会被保存在任务队列中,待线程空闲时再执行。
3. 使用Executors.newSingleThreadExecutor()创建单线程池。
这个线程池只有一个线程工作,保证所有任务按照提交顺序执行。如果线程因为异常而结束,会有一个新的线程来替代它。
4. 使用Executors.newScheduledThreadPool()创建定时线程池。
这个线程池不仅可以处理并发任务,还能处理定时和周期性任务。线程池会根据任务的执行时间来安排任务。
线程池的拒绝策略:
当线程池达到最大容量且队列也满了时,线程池会采用拒绝策略处理新提交的任务。默认的拒绝策略是直接抛出异常,但也可以自定义拒绝策略或使用其他推荐策略,如调用者运行策略、丢弃策略等。
关于代码段:
代码段中的ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5); 是正确的创建定时线程池的方式,但之后的代码片段没有正确地实现定时任务,而是使用了scheduleAtFixedRate方法,这需要一个Runnable对象。如果要执行定时任务,应该创建一个实现了Runnable接口的类,并重写run方法。
ThreadPoolExecutor简介&源码解析
线程池是通过池化管理线程的高效工具,尤其在多核CPU时代,利用线程池进行并行处理任务有助于提升服务器性能。ThreadPoolExecutor是线程池的具体实现,它负责线程管理和任务管理,以及处理任务拒绝策略。这个类提供了多种功能,如通过Executors工厂方法配置,执行Runnable和Callable任务,维护任务队列,统计任务完成情况等。
创建线程池需要考虑关键参数,如核心线程数(任务开始执行时立即创建),最大线程数(任务过多时限制新线程生成),线程存活时间,任务队列大小,线程工厂以及拒绝策略。JDK提供了四种拒绝策略,如默认的AbortPolicy,当资源饱和时抛出异常。此外,线程池还提供了beforeExecute和afterExecute钩子函数,用于在任务执行前后执行自定义操作。
当任务提交到线程池时,会经历一系列处理流程,包括任务的执行和线程池状态的管理。例如,如果任务队列和线程池满,会根据拒绝策略处理新任务。使用线程池时,需注意线程池容量与状态的计算,以及线程池工作线程的动态调整。
示例中,自定义线程池并重写钩子函数,创建任务后向线程池提交,可以看到线程池如何根据配置动态调整资源。但要注意,如果任务过多且无法处理,可能会抛出异常。源码分析中,submit方法实际上是调用execute,而execute内部包含Worker类和runWorker方法的逻辑,包括任务的获取和执行。
线程池的容量上限并非Integer.MAX_VALUE,而是由ctl变量的低位决定。 Doug Lea的工具函数简化了ctl的操作,使得计算线程池状态和工作线程数更加便捷。通过深入了解ThreadPoolExecutor,开发者可以更有效地利用线程池提高应用性能。