如何在Linux C++項目中實現線程池的動態擴容

在Linux環境下，使用C++實現線程池的動態擴容可以通過以下幾個步驟來完成：

1. 引入頭文件：首先，需要包含一些必要的頭文件，如<iostream>、<vector>、<queue>、<thread>、<mutex>、<condition_variable>等。

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

2. 定義線程池類：創建一個名為ThreadPool的類，用于管理線程池的核心功能。

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(size_t minSize, size_t maxSize);
    ~ThreadPool();

    void submitTask(std::function<void()> task);

private:
    // 工作線程
    std::vector<std::thread> workers;
    // 任務隊列
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    // 互斥鎖
    std::mutex mtx;
    // 條件變量
    std::condition_variable cv;
    // 當前線程數量
    size_t activeThreads;
    // 最小線程數量
    size_t minSize;
    // 最大線程數量
    size_t maxSize;

    // 工作函數
    void work();
};

3. 實現構造函數和析構函數：在構造函數中初始化線程池，設置最小和最大線程數量。在析構函數中等待所有工作線程完成并關閉它們。

ThreadPool::ThreadPool(size_t minSize, size_t maxSize)
    : activeThreads(0), minSize(minSize), maxSize(maxSize) {
    for (size_t i = 0; i < minSize; ++i) {
        workers.emplace_back(&ThreadPool::work, this);
    }
}

ThreadPool::~ThreadPool() {
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        stop = true;
    }
    cv.notify_all();
    for (auto& worker : workers) {
        worker.join();
    }
}

4. 實現submitTask方法：將任務添加到任務隊列中，并通知工作線程有新的任務需要處理。

void ThreadPool::submitTask(std::function<void()> task) {
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        tasks.push(task);
    }
    cv.notify_one();
}

5. 實現work方法：工作線程運行此函數，從任務隊列中獲取任務并執行。如果任務隊列為空且當前線程數量小于最大線程數量，則創建工作新線程。

void ThreadPool::work() {
    while (true) {
        std::function<void()> task;
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            cv.wait(lock, [this] { return !tasks.empty() || stop; });
            if (stop && tasks.empty()) {
                break;
            }
            task = std::move(tasks.front());
            tasks.pop();
        }
        task();
        ++activeThreads;
        if (activeThreads > maxSize) {
            --activeThreads;
        }
    }
}

6. 使用線程池：在主函數中創建一個ThreadPool實例，并提交任務。

int main() {
    ThreadPool pool(2, 10);

    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        pool.submitTask([i] {
            std::cout << "Task "<< i << " is running on thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
        });
    }

    return 0;
}

這個實現提供了一個簡單的線程池，可以根據需要動態擴容。當任務隊列中的任務數量超過當前線程數量時，線程池會創建新的工作線程。當任務隊列為空且當前線程數量超過最小線程數量時，線程池會銷毀多余的工作線程。