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如何用c++实现一个简单的线程池 提高并发任务处理效率【项目实战】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-02 17:55:47

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来源于php中文网

原创

线程池核心由任务队列、工作线程组和控制开关构成:使用std::queue+mutex+condition_variable保证线程安全;固定数量后台线程循环取任务并执行;通过atomic_bool m_stop和notify_all实现优雅关闭。

如何用c++实现一个简单的线程池 提高并发任务处理效率【项目实战】

用 C++ 实现一个简单但实用的线程池,核心在于:任务队列 + 线程集合 + 同步机制。不需要依赖第三方库(如 Boost),C++11 及以上标准就足够。

线程池的基本结构设计

一个最小可用的线程池包含三个关键部分:

  • 任务队列:用 std::queue<:function>> 存储待执行任务,配合 std::mutexstd::condition_variable 实现线程安全;
  • 工作线程组:启动固定数量的后台线程,每个线程循环等待并执行队列中的任务;
  • 控制开关:用布尔标志(如 m_stop)通知所有线程退出,配合条件变量唤醒等待中的线程。

关键同步逻辑:如何安全取任务

多个线程从队列取任务时,必须防止竞争和虚假唤醒:

  • std::unique_lock<:mutex> 包裹整个取任务流程;
  • 使用 cv.wait(lock, [&]{ return !m_queue.empty() || m_stop; }); 带谓词的等待,避免 spurious wakeup;
  • 取出任务后立即 pop(),再解锁执行,保证任务不被重复取走;
  • 若队列为空且 m_stop == true,线程应直接退出循环。

提交任务与优雅关闭

对外提供简洁接口,隐藏内部细节:

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  • enqueue(F&& f, Args&&... args):用 std::bind 或 lambda 包装可调用对象,推入队列;
  • wait_finish()(可选):等待所有已入队任务执行完毕(需额外计数器或 std::latch(C++20)/ std::barrier);
  • ~ThreadPool() 中设置 m_stop = true,广播 cv.notify_all(),然后 join() 所有线程 —— 这是必须的,否则析构可能崩溃。

一个轻量级实现示例(C++11 兼容)

以下代码可直接编译运行,无外部依赖:

定义类 ThreadPool,私有成员包括:std::vector<:thread> m_workersstd::queue<:function>> m_queuestd::mutex m_mutexstd::condition_variable cvstd::atomic_bool m_stop{false}。构造时按指定数量启动线程,每个线程执行如下循环:
→ 加锁 → 等待非空或停止 → 取任务 → 解锁 → 执行任务 → 继续循环。
enqueue() 内部加锁 push,并 notify_one。

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