手写一个 C++11 线程池（完整源码 + 原理详解）

说明：

 源码已托管至Github：https://github.com/gaici666/C-11-Thread.git

线程学习整合包：通过网盘分享的文件：Project 链接: https://pan.baidu.com/s/1pK1fSWuk9KasBf151y5K9A?pwd=sikj 提取码: sikj

一、线程池整体结构设计

线程池主要包含：

线程数组（vector<thread>）

任务队列（queue<function<void()>>）

互斥锁（mutex）

条件变量（condition_variable）

停止标志（stop）

线程模型如下：

工作线程不断循环：

二、完整代码实现

1. 线程池类实现

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

using namespace std;

class ThreadPool {
public:
// 构造函数，创建指定数量的线程
ThreadPool(int numThreads) : stop(false) {
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
threads.emplace_back([this]() {
while (1) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(this->mtx);

condition.wait(lock, [this]() {
return !tasks.empty() || stop;
});

if (stop && tasks.empty()) {
return;
}

std::function<void()> task =
std::move(this->tasks.front());
tasks.pop();

lock.unlock();

task();
}
});
}
}

// 析构函数
~ThreadPool() {
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
stop = true;
}

condition.notify_all();

for (auto& t : threads) {
t.join();
}
}

// 添加任务
template<class F, class… Args>
void enqueue(F&& f, Args&&… args) {

std::function<void()> task =
std::bind(std::forward<F>(f),
std::forward<Args>(args)…);

{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
tasks.emplace(std::move(task));
}

condition.notify_one();
}

private:
std::vector<std::thread> threads;
std::queue<std::function<void()>> tasks;

std::mutex mtx;
std::condition_variable condition;

bool stop;
};

2. 测试代码

void work(int i) {
std::cout << "Task: " << i << " is running\\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
std::cout << "Task: " << i << " is done\\n";
}

int main() {
ThreadPool pool(4);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
pool.enqueue(work, i);
}

return 0;
}

三、总结

本线程池实现了：

线程复用

任务排队执行

条件变量同步

完美转发

安全析构退出

这是 C++ 并发编程的核心基础模型。

如果你能熟练掌握：

1.mutex

2.condition_variable

3.完美转发

4.lambda 捕获

那么线程池基本原理就已经完全掌握。