线程池就是，预先创建一定数量的线程，然后当需要异步任务时，只要把任务放入队列中，线程池自动在队列中取任务，每执行完一个任务就自动取下一个任务

本文提供的是一个简单的线程池，所以并不提供线程的自动增减的功能，以比较简单的代码来理解其原理

代码只有一个文件，算上注释才勉强200行，由于代码较长就不全部贴在这里了。

线程池代码见Github

由于代码使用了一些c++11的东西，所以先需要复习一下以下几个东西：(不要被吓怕，就算不会其实也能懂下面的讲解，具体语法所表达的意思我会说明)

• std::thread
• std::mutex
• std::condition_variable
• std::move
• std::lock_guard
• std::unique_lock
• lambda表达式

下面开始代码讲解：

先从入口说起：构造函数

template 
     
      FixedThreadPool<_TCount>::FixedThreadPool(): m_jobsleft(0), m_isDone(false), m_isFinished(false) {    for (int i = 0; i < _TCount; ++i) {        m_threads[i] = std::move(std::thread([this, i]() {            this->DoTask();        }));    }}
     

在构造函数中，根据模板参数_TCount创建一定数量的线程，将所有线程存在了数组(std::array)中。

然后你会注意到，每个线程都会运行DoTask方法，注意：DoTask是运行于子线程中的

template 
     
      void FixedThreadPool<_TCount>::DoTask() {    // Run in subthreads.    // Take the next job in the queue and run it. Notify the main thread that a job has completed.    while (!m_isDone) {        this->NextJob()();        -- m_jobsleft;        // Notify the main thread that a job has completed.        m_conditionWait.notify_one();    }}
     

不去看那些烦人的标记变量，先从大的方面理解其原理：

在循环中每次去一个任务(我猜是在队列里取，若队列为空则会block)，取到任务后执行任务(即执行lambda表达式)，jobsleft减少，然后通知给主线程“我又执行完一个任务”

这里有两个关注点：NextJob如何取任务？m_conditionWait都有谁在阻塞？

先看NextJob如何取任务？

template 
     
      typename FixedThreadPool<_TCount>::JobHandler FixedThreadPool<_TCount>::NextJob() {    // Run in subthreads.    // Get the next job; pop the first item in the queue, otherwise wait for a signal from the main thread.    JobHandler handler;    std::unique_lock
      
        qlock(m_mutexQueue);        // Wait for a job if we don't have any.    m_conditionJob.wait(qlock, [this]()->bool {        return m_queue.size() || m_isDone;    });        // Get job from the queue    if (!m_isDone) {        handler = m_queue.front();        m_queue.pop_front();    }    else { // If we're bailing out, 'inject' a job into the queue to keep jobsleft accurate.        handler = []{};        ++m_jobsleft;    }    return handler;}
      
     

注意：这个函数也是运行在子线程中

希望你已经学会使用std::condition_variable了，简单来说m_conditionJob.wait就是在判断是否队列为空(先不要关心烦人的m_isDone)。

如果队列为空则会阻塞，然后就会一直等待，等待到啥时候呢？(我猜测当有新任务时一定会有通知notify_one())，通知来了检测满足条件就继续向下执行。

会看到从队列中取出一个任务，然后返回。

这里有个关注点：啥时候会有m_conditionJob的notify_xxx()?

在这里：

template 
     
      void FixedThreadPool<_TCount>::AddJob(JobHandler job) {    // Add a new job to the pool. If there are no jobs in the queue, a thread is woken up to take the job. If all threads are busy, the job is added to the end of the queue.    std::lock_guard
      
        guard(m_mutexQueue);    m_queue.emplace_back(job);    ++ m_jobsleft;    m_conditionJob.notify_one();}
      
     

注意：这是主线程中由用户调用的方法

当然还有一处在JoinAll中，不过这对理解线程池运行流程关系不大。下面讨论另一个问题时在看。

现在你脑子中是否有线程池的运行流程了。

主线程：【创建子线程】->【AddJob】

子线程：【DoTask】->【NextJob】->【NextJob】...->【NextJob】

描述：子线程在DoTask中循环通过【NextJob】取任务，当没有任务时，会block在NextJob中，一直等待到主线程的【AddJob】调用后，会wakeup一个(只会唤醒一个线程)已经阻塞的NextJob，然后NextJob返回队列中的一个任务，交给DoTask执行，DoTask执行完成后通知又执行完一个任务(可用于判断所有任务是否都执行完成)。

 

到这里还比较简单一些，下面考虑退出的问题：

退出的问题在于让所有可能被阻塞住的子线程全部唤醒，然后顺利的走向销毁。

先看析构函数：

template 
     
      FixedThreadPool<_TCount>::~FixedThreadPool() {    this->JoinAll();}
     

JoinAll，听着就像thread的join嘛，看看：

template 
     
      void FixedThreadPool<_TCount>::JoinAll(bool wait) {    if (m_isFinished) {        return;    }        if (wait) {        this->WaitAll();    }        // note that we're done, and wake up any thread that's    // waiting for a new job    m_isDone = true;    m_conditionJob.notify_all();        for(auto &x : m_threads) {        if(x.joinable()) {            x.join();        }    }    m_isFinished = true;}
     

注意：JoinAll会在主线程执行

奥，m_isFinished用来保证JoinAll只执行一次的。

wait嘛，WaitAll看名字就像等待所有任务执行完毕嘛，而且必须要阻塞住调用WaitAll的线程，否则怎么能叫Wait呢！

下面看看m_isDone=true，然后通知所有(notify_all())的m_conditionJob.wait，那就是通知所有线程中的m_conditionJob.wait呀，先不管继续往下看。

下面就是遍历所有的子线程，然后全部join掉，这可是会阻塞主线程的！主线程会等待所有join的子线程执行完才能回到主线程，不过若所有任务执行完了，join之后子线程不就over了嘛

 

// Wait for a job if we don't have any.    m_conditionJob.wait(qlock, [this]()->bool {        return m_queue.size() || m_isDone;    });

还记得这里吧，NextJob方法，运行于子线程中。

当JoinAll中notify_all时，这里就会被唤醒，由于m_isDone为true，不管你队列是否为空都会继续执行下去。子线程要退出，那么就不能被阻塞住，所以这里就是用来唤醒子线程，让子线程顺利退出的。

 

// Get job from the queue    if (!m_isDone) {        handler = m_queue.front();        m_queue.pop_front();    }    else { // If we're bailing out, 'inject' a job into the queue to keep jobsleft accurate.        handler = []{};        ++m_jobsleft;    }

所以就到了下面这个语句块，返回一个空的handler。 都要退出了，为了处理一致，返回空的也无可厚非。

 

下面再看看WaitAll是什么鬼：

template 
     
      void FixedThreadPool<_TCount>::WaitAll() {    // Waits until all jobs have finshed executing.    if (m_jobsleft > 0) {        std::unique_lock
      
        lock(m_mutexWait);        m_conditionWait.wait(lock, [this]()->bool {            return this->m_jobsleft == 0;        });        lock.unlock();    }}
      
     

奥，原来如此，WaitAll果然就是阻塞住你，然后等待剩余的任务数为0时，才会被唤醒(结合DoTask中的notify_one)。

 

这么看来，在JoinAll中：

如果wait=true，那么就会等待所有任务自然的执行完成后join所有线程退出。

如果wait=false，那么就会让所有阻塞在等待任务上的线程直接执行一个空任务，然后退出。或者让正在执行任务的线程执行完任务后退出。