如何在Linux C++项目中实现线程池的动态扩容

在Linux环境下，使用C++实现线程池的动态扩容可以通过以下几个步骤来完成：

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

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

2. 定义线程池类：创建一个名为ThreadPool的类，用于管理线程池的核心功能。

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

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

private:
    // 工作线程
    std::vector<std::thread> workers;
    // 任务队列
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    // 互斥锁
    std::mutex mtx;
    // 条件变量
    std::condition_variable cv;
    // 当前线程数量
    size_t activeThreads;
    // 最小线程数量
    size_t minSize;
    // 最大线程数量
    size_t maxSize;

    // 工作函数
    void work();
};

3. 实现构造函数和析构函数：在构造函数中初始化线程池，设置最小和最大线程数量。在析构函数中等待所有工作线程完成并关闭它们。

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. 实现submitTask方法：将任务添加到任务队列中，并通知工作线程有新的任务需要处理。

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

5. 实现work方法：工作线程运行此函数，从任务队列中获取任务并执行。如果任务队列为空且当前线程数量小于最大线程数量，则创建工作新线程。

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. 使用线程池：在主函数中创建一个ThreadPool实例，并提交任务。

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;
}

这个实现提供了一个简单的线程池，可以根据需要动态扩容。当任务队列中的任务数量超过当前线程数量时，线程池会创建新的工作线程。当任务队列为空且当前线程数量超过最小线程数量时，线程池会销毁多余的工作线程。