一、目的

??現(xiàn)在所有的高性能服務(wù)器程序，幾乎都會(huì)使用到線(xiàn)程池技術(shù)，從而更好且有效的榨干服務(wù)器性能。而創(chuàng)建并銷(xiāo)毀線(xiàn)程的過(guò)程勢(shì)必會(huì)消耗內(nèi)存。而在日常開(kāi)發(fā)中內(nèi)存資源是及其寶貴的，所以QT 多線(xiàn)程之線(xiàn)程池QThreadPool就有很大用處了。它可以用來(lái)管理線(xiàn)程的優(yōu)先順序，防止創(chuàng)建過(guò)多的線(xiàn)程，起到很好的管理作用。

二、最優(yōu)線(xiàn)程數(shù)

??線(xiàn)程的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀是有性能開(kāi)銷(xiāo)的，當(dāng)我們有少量業(yè)務(wù)需要處理時(shí)，我們可以放到線(xiàn)程中完成，甚至可以多開(kāi)幾個(gè)線(xiàn)程并行處理。
那么，問(wèn)題來(lái)了，如果需要海量的數(shù)據(jù)處理，難道無(wú)休止的開(kāi)線(xiàn)程下去嗎？

首先，要明白CPU的性能是有限的，每個(gè)線(xiàn)程好比一個(gè)處理時(shí)間片，多個(gè)線(xiàn)程之間切換處理，CPU線(xiàn)程上下文來(lái)回切換，這個(gè)也是需要消耗時(shí)間的。所以，物極必反，當(dāng)線(xiàn)程數(shù)量到達(dá)一個(gè)點(diǎn)后，可能消耗在線(xiàn)程切換的時(shí)間，會(huì)大于實(shí)際線(xiàn)程處理業(yè)務(wù)的時(shí)間，這個(gè)可以想象的到。

那么很容易明白：線(xiàn)程數(shù)并不是越多越好，而是某個(gè)范圍或者某個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。

一般來(lái)講，我們可以認(rèn)為，最佳性能線(xiàn)程數(shù)==CPU邏輯核心數(shù)量，比如CPU是4核8線(xiàn)程，那么開(kāi)8個(gè)線(xiàn)程可以達(dá)到性能最佳。
一般電腦是開(kāi)啟超線(xiàn)程的，也就是4核可以模擬出8個(gè)邏輯核，故稱(chēng)4核8線(xiàn)程。
QThreadPool線(xiàn)程池默認(rèn)最大線(xiàn)程數(shù)，也是CPU邏輯Core的數(shù)量。
嚴(yán)格意義來(lái)講，最佳線(xiàn)程數(shù)還與處理業(yè)務(wù)類(lèi)型有關(guān)，如業(yè)務(wù)屬于IO密集型、CPU密集型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推斷：

• IO密集型，頻繁讀取磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)，或者需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)用接口。線(xiàn)程數(shù)經(jīng)驗(yàn)值是：2N，其中N代表CPU邏輯Core數(shù)；
• CPU密集型，非常復(fù)雜的調(diào)用，循環(huán)次數(shù)很多，或者遞歸調(diào)用層次很深等。線(xiàn)程數(shù)經(jīng)驗(yàn)值是：N + 1，其中N代表CPU邏輯Core數(shù)。

三、線(xiàn)程池的原理

最佳性能線(xiàn)程數(shù)可以認(rèn)為等于CPU邏輯核心數(shù)量N，所以我們?cè)O(shè)計(jì)程序，為了得到更好的性能，需要實(shí)現(xiàn)如下的需求：

• 限制創(chuàng)建最大線(xiàn)程數(shù)量<=N；
• 盡可能復(fù)用線(xiàn)程，避免頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程資源，降低無(wú)謂消耗；
• 線(xiàn)程在空閑時(shí)，應(yīng)該休息，避免占用CPU資源；
• 線(xiàn)程在有業(yè)務(wù)需要處理時(shí)，需要激活；
• 當(dāng)業(yè)務(wù)來(lái)了，這N個(gè)線(xiàn)程如何分配；

上述問(wèn)題，高度封裝的QThreadPool線(xiàn)程池可以解決。

線(xiàn)程池的優(yōu)點(diǎn)：

• 創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線(xiàn)程需要和OS交互，少量線(xiàn)程影響不大，但是線(xiàn)程數(shù)量太大，勢(shì)必會(huì)影響性能，使用線(xiàn)程池可以這種開(kāi)銷(xiāo)；
• 線(xiàn)程池維護(hù)一定數(shù)量的線(xiàn)程，使用時(shí)，將指定函數(shù)傳遞給線(xiàn)程池，線(xiàn)程池會(huì)在線(xiàn)程中執(zhí)行任務(wù)；
• 線(xiàn)程池，屬于對(duì)象池，對(duì)象池都是為了復(fù)用，以避免頻繁申請(qǐng)和釋放對(duì)象所造成的性能損失。
• 線(xiàn)程池創(chuàng)建好后，池內(nèi)默認(rèn)一個(gè)線(xiàn)程也沒(méi)有，當(dāng)通過(guò)相關(guān)函數(shù)加入任務(wù)后，線(xiàn)程池根據(jù)任務(wù)數(shù)量會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建線(xiàn)程，任務(wù)會(huì)合理分配到各個(gè)線(xiàn)程上執(zhí)行，但是線(xiàn)程總數(shù)量不會(huì)超過(guò)設(shè)定的最大值。
• 若任務(wù)處理完畢，則池內(nèi)所有線(xiàn)程進(jìn)入掛起狀態(tài)，不占用CPU時(shí)間片，待任務(wù)再次到來(lái)，便會(huì)激活部分或全部線(xiàn)程，處理任務(wù)。
• 若任務(wù)過(guò)多，當(dāng)前沒(méi)有空閑的線(xiàn)程，則新增任務(wù)會(huì)被放置到緩存隊(duì)列中，等待線(xiàn)程空閑后，再進(jìn)行處理，這樣，每個(gè)任務(wù)與線(xiàn)程可以有一個(gè)合理的分配，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)處理的負(fù)載均衡。故而可以以最好的性能來(lái)處理業(yè)務(wù)。

四、QThreadPool線(xiàn)程池

下面是QThreadPool的常用函數(shù)：

int activeThreadCount() const //當(dāng)前的活動(dòng)線(xiàn)程數(shù)量
 
void clear()//清除所有當(dāng)前排隊(duì)但未開(kāi)始運(yùn)行的任務(wù)
 
int expiryTimeout() const//線(xiàn)程長(zhǎng)時(shí)間未使用將會(huì)自動(dòng)退出節(jié)約資源，此函數(shù)返回等待時(shí)間
 
int maxThreadCount() const//線(xiàn)程池可維護(hù)的最大線(xiàn)程數(shù)量
 
void releaseThread()//釋放被保留的線(xiàn)程
 
void reserveThread()//保留線(xiàn)程，此線(xiàn)程將不會(huì)占用最大線(xiàn)程數(shù)量，從而可能會(huì)引起當(dāng)前活動(dòng)線(xiàn)程數(shù)量大于最大線(xiàn)程數(shù)量的情況
 
void setExpiryTimeout(int expiryTimeout)//設(shè)置線(xiàn)程回收的等待時(shí)間
 
void setMaxThreadCount(int maxThreadCount)//設(shè)置最大線(xiàn)程數(shù)量
 
void setStackSize(uint stackSize)//此屬性包含線(xiàn)程池工作線(xiàn)程的堆棧大小。
 
uint stackSize() const//堆大小
 
void start(QRunnable *runnable, int priority = 0)//加入一個(gè)運(yùn)算到隊(duì)列，注意start不一定立刻啟動(dòng)，只是插入到隊(duì)列，排到了才會(huì)開(kāi)始運(yùn)行。需要傳入QRunnable ，后續(xù)介紹
 
bool tryStart(QRunnable *runnable)//嘗試啟動(dòng)一個(gè)
 
bool tryTake(QRunnable *runnable)//刪除隊(duì)列中的一個(gè)QRunnable，若當(dāng)前QRunnable 未啟動(dòng)則返回成功，正在運(yùn)行則返回失敗
 
bool waitForDone(int?<i>msecs</i>?=?-1)//等待所有線(xiàn)程運(yùn)行結(jié)束并退出，參數(shù)為等待時(shí)間-1表示一直等待到最后一個(gè)線(xiàn)程退出

QRunnable類(lèi)：所有runable對(duì)象的基類(lèi)。
QRunnable類(lèi)是一個(gè)接口, 用于表示需要執(zhí)行的任務(wù)或代碼段, 具體任務(wù)在run() 函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)?？梢允褂肣ThreadPool在各個(gè)獨(dú)立的線(xiàn)程中執(zhí)行代碼。如果autoDelete() 返回true (默認(rèn)值), QThreadPool將自動(dòng)刪除QRunnable 。使用setAutoDelete() 可更改是否自動(dòng)刪除。
QThreadPool 是創(chuàng)建線(xiàn)程池函數(shù)，QRunnable是線(xiàn)程池的線(xiàn)程具體執(zhí)行操作函數(shù)，兩者要搭配使用。

五、QThreadPool簡(jiǎn)單示例

執(zhí)行效果如下：

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>
#include <QDebug>

class Task1 : public QRunnable
{
public:
    Task1()
    { }
    virtual ~Task1() override
    {
        qDebug() << "~Task1()";
    }

    virtual void run() override
    {
        qDebug() << "do Task1 work:" << QThread::currentThreadId();
    }
};

class Task2 : public QRunnable
{
public:
    Task2()
    { }
    virtual ~Task2() override
    {
        qDebug() << "~Task2()";
    }

    virtual void run() override
    {
        qDebug() << "do Task2 work:" << QThread::currentThreadId();
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    Task1* task1 = new Task1();
    Task2* task2 = new Task2();

    QThreadPool threadPool;
    threadPool.start(task1);
    threadPool.start(task2);
    threadPool.waitForDone();

    return a.exec();
}

注意：
線(xiàn)程池使用時(shí)傳入繼承于的QRunnable類(lèi)對(duì)象（并啟動(dòng)該線(xiàn)程對(duì)象），并且線(xiàn)程池會(huì)自主釋放在其中的線(xiàn)程（提高程序性能），還能實(shí)現(xiàn)并發(fā)，提高效率；不過(guò)不能使用信號(hào)槽進(jìn)行通信，需要使用QMetaObject::invokeMethod進(jìn)行通信。