C++ 线程池实现及设计思路详解

以下是一个简单的线程池的 C++ 实现源代码：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(int numThreads) : stop(false) {
        for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
            threads.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queueMutex);
                        this->condition.wait(lock, [this]{ return this->stop || !this->tasks.empty(); });
                        if (this->stop && this->tasks.empty()) {
                            return;
                        }
                        task = std::move(this->tasks.front());
                        this->tasks.pop();
                    }
                    task();
                }
            });
        }
    }

    template<typename Func, typename... Args>
    void enqueue(Func&& func, Args&&... args) {
        std::function<void()> task = std::bind(std::forward<Func>(func), std::forward<Args>(args)...);
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            tasks.emplace(task);
        }
        condition.notify_one();
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (std::thread& thread : threads) {
            thread.join();
        }
    }

private:
    std::vector<std::thread> threads;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex queueMutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

这个线程池的设计思路如下：

在构造函数中，创建指定数量的线程，并将线程函数定义为一个 lambda 表达式。每个线程会不断从任务队列中取出任务执行。
enqueue() 函数用于将任务添加到任务队列中。这里使用了 std::function 来存储不同类型的任务，std::bind 用于绑定函数和参数。
使用 std::mutex 和 std::condition_variable 来实现线程的同步和互斥。queueMutex 用于对任务队列进行互斥访问，condition 用于线程间的同步通信。
stop 标志用于指示线程池是否停止运行。当 stop 为 true 且任务队列为空时，线程函数会返回退出。
在析构函数中，首先将 stop 标志设置为 true，然后通知所有线程退出。最后，等待所有线程结束。

通过使用线程池，可以有效地管理和复用线程资源，避免了频繁创建和销毁线程的开销。任务的执行顺序由线程池内部的调度决定，可以提高程序的并发性能。