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深入浅出Linux多线程编程：手把手教你实现线程池

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系统教程
2026-02-18
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深入浅出Linux多线程编程：手把手教你实现线程池

从理论到实践，小白也能懂的线程池实现教程

在多线程编程中，频繁地创建和销毁线程会带来巨大的系统开销，影响程序性能。线程池技术应运而生，它通过预先创建一定数量的工作线程，让它们等待并执行提交的任务，从而避免了重复的线程创建销毁开销。本文将带你从零开始，在Linux多线程环境下使用pthread库实现一个简单但完整的线程池。

1. 线程池是什么？为什么需要它？

想象一个服务器需要处理大量短小的任务，如果每个任务都单独创建一个线程来处理，那么创建和销毁线程的时间可能会比任务执行时间还长。线程池维护一个任务队列，外部不断向队列中添加任务，而线程池中一组固定的工作线程则循环从队列中取出任务并执行。这种模型能有效管理系统资源，提高响应速度。

2. 线程池的核心组成

任务队列：用于存放待执行的任务，通常是一个线程安全的队列。
工作线程：预先创建的一组线程，它们不断从任务队列中取任务执行。
线程池管理器：负责线程池的初始化、启动、停止以及任务添加等管理功能。
同步机制：使用互斥锁和条件变量来保证任务队列的线程安全，并协调线程的等待与唤醒。

3. Linux下使用pthread实现线程池

下面我们通过精简的C代码来演示一个基础的pthread线程池实现。为了便于理解，我们省略了错误处理，但保留了核心逻辑。

    // 任务结构体typedef struct task {    void (function)(void arg); // 任务函数    void* arg;                    // 参数} task_t;// 线程池结构体typedef struct threadpool {    task_t* task_queue;    // 任务队列（环形缓冲区）    int queue_size;        // 队列总大小    int head, tail;        // 队头、队尾    int count;             // 当前任务数    pthread_t* threads;    // 工作线程ID数组    int thread_count;      // 线程数    pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁    pthread_cond_t  cond;  // 条件变量    int shutdown;          // 是否销毁线程池} threadpool_t;// 工作线程执行函数void* worker(void* arg) {    threadpool_t* pool = (threadpool_t*)arg;    while (1) {        pthread_mutex_lock(&(pool->mutex));        // 等待任务到来或线程池销毁        while (pool->count == 0 && !pool->shutdown) {            pthread_cond_wait(&(pool->cond), &(pool->mutex));        }        if (pool->shutdown) {            pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));            pthread_exit(NULL);        }        // 取任务        task_t task = pool->task_queue[pool->head];        pool->head = (pool->head + 1) % pool->queue_size;        pool->count--;        pthread_mutex_unlock(&(pool->mutex));        // 执行任务        (*(task.function))(task.arg);    }    return NULL;}