一个非常轻量的嵌入式线程池库!

原创 嵌入式大杂烩 2024-11-24 12:25

在嵌入式开发中,多线程编程是提高系统性能和响应速度的重要手段。然而,频繁地创建和销毁线程会带来较大的开销,影响系统的整体性能。为了解决这个问题,我们可以使用线程池技术。

什么是线程池?

线程池(Thread Pool)是一种基于池化技术的多线程处理形式,用于管理线程的创建和生命周期,以及提供一个用于并行执行任务的线程队列。

线程池的主要目的:

  • 线程复用:线程池中的线程可以被重复利用,用于执行多个任务,避免了频繁创建和销毁线程的性能开销。提高响应速度。假如创建线程用的时间为T1,执行任务用的时间为T2,销毁线程用的时间为T3,那么使用线程池就免去了T1和T3的时间。

  • 资源控制:线程池可以限制系统中线程的最大数量,防止因为线程数过多而消耗过多内存,或者导致过高的上下文切换开销。

  • 更方便的管理:通过线程池提供了可配置的参数,如核心线程数、最大线程数、空闲线程存活时间、任务队列的大小等,允许定制以适应不同的应用需求。

C-Thread-Pool

C-Thread-Pool是一个轻量级、易用的线程池实现。

https://github.com/Pithikos/C-Thread-Pool

MIT license

特点:

  • 符合ANSI C 和 POSIX 标准

  • 支持暂停/恢复/等待操作

  • 简单易懂的 API

  • 经过充分测试

C-Thread-Pool库未预编译,我们需要与项目一起编译。在 Linux 上用 gcc 编译时,需要添加标志 -pthread,如:

gcc example.c thpool.c -D THPOOL_DEBUG -pthread -o example

基本用法:

1、在源文件中包含头文件:#include "thpool.h"

2、创建一个具有所需线程数的线程池:threadpool thpool = thpool_init(4);

3、向池中添加工作:thpool_add_work(thpool, (void*)function_p, (void*)arg_p);

C-Thread-Pool应用API可查看thpool.h 文件:

C-Thread-Pool并发处理数据的例子:

#include 
#include 
#include 
#include "thpool.h"

typedef struct 
{

    int *data;
    int index; 
    long result; 
test_data_t;

void task(void *arg) 
{
    test_data_t *test_data = (test_data_t *)arg;
    test_data->result = (long)test_data->data[test_data->index] * test_data->data[test_data->index];
    printf("Thread #%u work, test_data->result = %ld\n", (int)pthread_self(), test_data->result);
    free(test_data); 
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int data[] = {12345678910};
    int num_elements = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

    // 创建一个线程池,包含4个线程
    threadpool thpool = thpool_init(4);

    // 添加num_elements个任务到线程池
    for (int i = 0; i < num_elements; i++) 
    {
        test_data_t *test_data = malloc(sizeof(test_data_t));
        test_data->data = data;
        test_data->index = i;
        thpool_add_work(thpool, task, test_data);
    }

 thpool_wait(thpool);
 puts("Killing threadpool");
 thpool_destroy(thpool);

    return 0;
}
THPOOL_DEBUG: Created thread 0 in pool 
THPOOL_DEBUG: Created thread 1 in pool 
THPOOL_DEBUG: Created thread 2 in pool 
THPOOL_DEBUG: Created thread 3 in pool 
Thread #3894134336 work, test_data->result = 1
Thread #3910919744 work, test_data->result = 9
Thread #3902527040 work, test_data->result = 16
Thread #3885741632 work, test_data->result = 4
Thread #3910919744 work, test_data->result = 25
Thread #3910919744 work, test_data->result = 64
Thread #3910919744 work, test_data->result = 100
Thread #3885741632 work, test_data->result = 81
Thread #3902527040 work, test_data->result = 36
Thread #3894134336 work, test_data->result = 49
Killing threadpool

在嵌入式系统中,线程池技术可以应用于多种场景,如数据处理、网络通信、传感器数据采集等。

网络服务器

  • 用途:在网络服务器中,使用线程池处理多个客户端的请求。每个客户端的请求可以被视为一个任务,线程池中的线程可以并发地处理这些任务。
  • 优势:使用线程池可以提高服务器的并发处理能力,减少因频繁创建和销毁线程而带来的开销,从而提高服务器的响应速度和整体性能。

数据处理

  • 用途:在数据处理场景中,使用线程池用于并行处理大量数据。例如,对大量数据进行排序、搜索或分析时,可以将数据分成多个小块,每个小块作为一个任务交给线程池处理。
  • 优势:通过并行处理,可以显著缩短数据处理时间,提高数据处理的效率。

数据采集

  • 用途:在实时系统中,使用线程池可以用于处理周期性或突发性的任务。例如,在嵌入式实时操作系统中,可以使用线程池来管理传感器数据的采集和处理任务。
  • 优势:线程池可以提供稳定的响应时间,确保任务在预定的时间内完成,从而满足实时系统的要求。

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