Web框架Thread模块设计与实现

模块概述

Thread模块是整个框架的并发处理核心，采用面向对象的设计实现了线程池和任务调度功能。该模块位于 thread 目录下。

类结构设计

1. Thread基类

  • 提供了start、stop和一个run纯虚函数供子类 实现

2. WorkerThread类

  • 具体的工作线程类
  • run函数内部会执行task任务
  • assign函数可以给他赋值当前task，然后唤醒run函数继续处理新任务

3. ThreadPool类

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class ThreadPool {
    std::list<WorkerThread*> m_pool;    // 装载了线程
    // 提供assign(Task* task)方法丢入工作线程执行
};

4. TaskDispatcher类

  • 相当于又包装了一层threadPool
  • 使得赋值task不需要直接操作threadpool

常见问题解答(Q&A)

Q1: 请详细描述项目中线程池的实现原理，以及如何保证线程安全？

A1: 线程池实现主要包含以下几个方面：

  1. 核心组件：
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class ThreadPool {
    std::list<WorkerThread*> m_pool;    // 线程池容器
    Mutex m_mutex;                      // 互斥锁
    Condition m_cond;                   // 条件变量
}
  1. 线程安全保证：
  • 使用RAII方式的 auto_lock.cpp 确保锁的自动释放
  • 条件变量实现线程同步
  • 任务队列的原子操作

Q2: 项目中TaskDispatcher是如何实现任务分发的？如何处理任务队列满的情况？

A2: 任务调度主要通过以下机制实现：

  1. 任务分发流程：
  • 先尝试直接分配给空闲线程
  • 如果没有空闲线程，将任务放入队列前端
  • 使用条件变量通知工作线程
  1. 处理策略：
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void TaskDispatcher::handle(Task * task) {
    if (!pool->empty()) {
        pool->assign(task);
    } else {
        // 所有线程忙碌时，将任务放回队列前端
        m_queue.push_front(task);
    }
}

Q3: 项目中如何预防死锁？如何处理线程异常？

A3: 主要通过以下机制：

  1. 死锁预防：
  • 使用RAII技术管理锁资源
  • 统一的加锁顺序
  • 使用条件变量避免忙等待
  1. 异常处理：
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void WorkerThread::run() {
    pthread_cleanup_push(cleanup, this);
    // ... 业务逻辑 ...
    pthread_cleanup_pop(1);
}

Q4: 为什么要在工作线程中屏蔽信号？如何实现的？

A4: 信号处理的考虑：

  1. 屏蔽原因：
  • 避免信号处理程序干扰正常业务逻辑
  • 统一在主线程处理信号
  1. 实现方式：
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sigset_t mask;
sigfillset(&mask);
pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &mask, nullptr);

Q5: 如何处理线程池满载情况？是否支持动态扩容？

A5: 处理策略：

  1. 当前实现：
  • 使用任务队列缓存任务
  • 记录警告日志
  • 等待空闲线程
  1. 优化建议：
  • 可以添加动态扩容机制
  • 实现任务优先级
  • 添加任务超时机制

Q6: 项目中如何确保线程资源的正确释放？

A6: 通过以下机制保证：

  1. 线程资源：
  • 使用RAII管理线程生命周期
  • 清理函数确保资源释放
  • 线程池统一管理