C++ 多线程编程总结

在开发C++程序时，一般在吞吐量、并发、实时性上有较高的要求。设计C++程序时，总结起来可以从如下几点提高效率：

● l 并发

● l 异步

● l 缓存

下面将我平常工作中遇到一些问题例举一二，其设计思想无非以上三点。

1任务队列

1.1 以生产者-消费者模型设计任务队列

生产者-消费者模型是人们非常熟悉的模型，比如在某个服务器程序中，当User数据被逻辑模块修改后，就产生一个更新数据库的任务（produce），投递给IO模块任务队列，IO模块从任务队列中取出任务执行sql操作（consume）。

设计通用的任务队列，示例代码如下：

详细实现可参见：

http://ffown.googlecode.com/svn/trunk/fflib/include/detail/task_queue_impl.h

 
 
void task_queue_t::produce(const task_t& task_) {  
 lock_guard_t lock(m_mutex);  
 if (m_tasklist->empty()){//! 条件满足唤醒等待线程  
 m_cond.signal();  
 }  
 m_tasklist->push_back(task_);  
 }  
 int task_queue_t::comsume(task_t& task_){  
 lock_guard_t lock(m_mutex);  
 while (m_tasklist->empty())//! 当没有作业时，就等待直到条件满足被唤醒{  
 if (false == m_flag){  
 return -1;  
 }  
 m_cond.wait();  
 }  
 task_ = m_tasklist->front();  
 m_tasklist->pop_front();  
 return 0;  
 } 

1.2 任务队列使用技巧

1.2.1 IO 与 逻辑分离

比如网络游戏服务器程序中，网络模块收到消息包，投递给逻辑层后立即返回，继续接受下一个消息包。逻辑线程在一个没有io操作的环境下运行，以保障实时性。示例：

 
 
void handle_xx_msg(long uid, const xx_msg_t& msg){  
 logic_task_queue->post(boost::bind(&servie_t::proces, uid, msg));  
 } 

注意，此模式下为单任务队列，每个任务队列单线程。

1.2.2 并行流水线

上面的只是完成了io 和 cpu运算的并行，而cpu中逻辑操作是串行的。在某些场合，cpu逻辑运算部分也可实现并行，如游戏中用户A种菜和B种菜两种操作是完全可以并行的，因为两个操作没有共享数据。最简单的方式是A、B相关的操作被分配到不同的任务队列中。示例如下：

 
 
void handle_xx_msg(long uid, const xx_msg_t& msg) {  
 logic_task_queue_array[uid % sizeof(logic_task_queue_array)]->post(  
 boost::bind(&servie_t::proces, uid, msg));  
 } 

注意，此模式下为多任务队列，每个任务队列单线程。

1.2.3 连接池与异步回调

比如逻辑Service模块需要数据库模块异步载入用户数据，并做后续处理计算。而数据库模块拥有一个固定连接数的连接池，当执行SQL的任务到来时，选择一个空闲的连接，执行SQL，并把SQL 通过回调函数传递给逻辑层。其步骤如下：

●n 预先分配好线程池，每个线程创建一个连接到数据库的连接

●n 为数据库模块创建一个任务队列，所有线程都是这个任务队列的消费者

●n 逻辑层想数据库模块投递sql执行任务，同时传递一个回调函数来接受sql执行结果

示例如下：

 
 
void db_t:load(long uid_, boost::functionpost(boost::bind(&db_t:load, uid, func)); 

注意，此模式下为单任务队列，每个任务队列多线程。

2. 日志

本文主要讲C++多线程编程，日志系统不是为了提高程序效率，但是在程序调试、运行期排错上，日志是无可替代的工具，相信开发后台程序的朋友都会使用日志。常见的日志使用方式有如下几种：

●n 流式，如logstream