线程池原理及C语言实现线程池

线程池是一种用于管理和复用线程的机制，它可以提高多线程程序的性能和可扩展性。线程池中包含一组预先创建的线程，这些线程可以处理任务队列中的任务，而不需要每次都创建和销毁线程。

线程池的原理如下：
1. 创建线程池：首先，创建一个包含固定数量的线程的线程池。这些线程处于空闲状态，等待任务的到来。
2. 提交任务：当有任务需要执行时，将任务提交到线程池。
3. 任务队列：线程池中有一个任务队列，用于存储待执行的任务。当有任务提交时，将任务放入队列中。
4. 任务调度：线程池中的空闲线程会从任务队列中获取任务进行执行。线程会不断地从任务队列中获取任务，直到队列为空。
5. 执行任务：线程从任务队列中获取任务后，执行该任务。
6. 线程复用：当一个线程完成了一个任务后，它会再次进入空闲状态，等待下一个任务的到来。这样可以避免频繁地创建和销毁线程，提高了性能和效率。

下面是一个简单的C语言实现线程池的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#define THREAD_POOL_SIZE 5

typedef struct {
    void (*task)(void *);
    void *arg;
} Task;

typedef struct {
    pthread_t thread;
    int is_working;
} Worker;

Task task_queue[THREAD_POOL_SIZE];
Worker workers[THREAD_POOL_SIZE];
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;

void *worker_thread(void *arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        
        // 等待任务到来
        while (task_queue[*(int *)arg].task == NULL) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        }
        
        // 执行任务
        Task task = task_queue[*(int *)arg];
        task.task(task.arg);
        
        // 清空任务
        task_queue[*(int *)arg].task = NULL;
        
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}

void thread_pool_init() {
    int i;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    
    for (i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        workers[i].is_working = 0;
        task_queue[i].task = NULL;
        
        pthread_create(&workers[i].thread, NULL, worker_thread, &i);
    }
}

void thread_pool_submit(void (*task)(void *), void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    
    // 查找空闲线程
    int i;
    for (i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        if (task_queue[i].task == NULL) {
            task_queue[i].task = task;
            task_queue[i].arg = arg;
            pthread_cond_signal(&cond);
            break;
        }
    }
    
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

void my_task(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;
    printf("Task executed by thread %d\n", id);
}

int main() {
    int i;
    
    thread_pool_init();
    
    // 提交任务
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        int *arg = malloc(sizeof(int));
        *arg = i;
        thread_pool_submit(my_task, arg);
    }
    
    // 等待任务完成
    sleep(1);
    
    return 0;
}

这是一个简单的线程池实现。在主函数中，我们初始化了线程池，然后提交了10个任务。每个任务都打印出当前执行任务的线程ID。最后，我们等待1秒钟，以确保所有任务都被执行完毕。

请注意，这只是一个简单示例，实际上线程池的实现可能需要更多的细节和线程安全机制。