C多線程編程總結(jié)

C++多線程編程總結(jié)在開發(fā)C++程序時，一般在吞吐量、并發(fā)、實(shí)時性上有較高的要求。設(shè)計(jì)C++程序時，總結(jié)起來可以從如下幾點(diǎn)提高效率：1.并發(fā)2.異步3.緩存下面將我平常工作中遇到一些問題例舉一二，其設(shè)計(jì)思想無非以上三點(diǎn)。1.1以生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型設(shè)計(jì)任務(wù)隊(duì)列生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型是人們非常熟悉的模型，比如在某個服務(wù)器程序中，當(dāng)User數(shù)據(jù)被邏輯模塊修改后，就產(chǎn)生一個更新數(shù)據(jù)庫的任務(wù)（produce），投遞給IO模塊任務(wù)隊(duì)列，IO模塊從任務(wù)隊(duì)列中取出任務(wù)執(zhí)行sql操作（consume）。設(shè)計(jì)通用的任務(wù)隊(duì)列，示例代碼如下：}m_tasklist->push_back(tas}inttask_queue_t::c}}m_tasklist->pop_fron}1.2任務(wù)隊(duì)列使用技巧1.2.1IO與邏輯分離比如網(wǎng)絡(luò)游戲服務(wù)器程序中，網(wǎng)絡(luò)模塊收到消息包，投遞給邏輯層后立即返回，繼續(xù)接受下一個消息包。邏輯線程在一個沒有io操作的環(huán)境下運(yùn)行，以保障實(shí)時性。示例：voidhandle_xx_msg(longuid,constxx_msgvoidhandle_xx_msg(longuid,constxx_msglogic_task_queue->post(boost::bind(&serv}注意，此模式下為單任務(wù)隊(duì)列，每個任務(wù)隊(duì)列單線程。1.2.2并行流水線上面的只是完成了io和cpu運(yùn)算的并行，而cpu中邏輯操作是串行的。在某些場合，cpu邏輯運(yùn)算部分也可實(shí)現(xiàn)并行，如游戲中用戶A種菜和B種菜兩種操作是完全可以并行的，因?yàn)閮蓚€操作沒有共享數(shù)據(jù)。最簡單的方式是A、B相關(guān)的操作被分配到不同的任務(wù)隊(duì)列中。示例如下：voidhandle_xx_msg(longuid,constxx_msvoidhandle_xx_msg(longuid,constxx_mslogic_task_queue_array[uid%sizeof(logic_boost::bind(&servie_t::proces,uid,boost::bind(&servie_t::proces,uid,}注意，此模式下為多任務(wù)隊(duì)列，每個任務(wù)隊(duì)列單線程。1.2.3連接池與異步回調(diào)比如邏輯Service模塊需要數(shù)據(jù)庫模塊異步載入用戶數(shù)據(jù)，并做后續(xù)處理計(jì)算。而數(shù)據(jù)庫模塊擁有一個固定連接數(shù)的連接池，當(dāng)執(zhí)行SQL的任務(wù)到來時，選擇一個空閑的連接，執(zhí)行SQL，并把SQL通過回調(diào)函數(shù)傳遞給邏輯層。其步驟如下：1.預(yù)先分配好線程池，每個線程創(chuàng)建一個連接到數(shù)據(jù)庫的連接2.為數(shù)據(jù)庫模塊創(chuàng)建一個任務(wù)隊(duì)列，所有線程都是這個任務(wù)隊(duì)列的消費(fèi)者3.邏輯層想數(shù)據(jù)庫模塊投遞sql執(zhí)行任務(wù)，同時傳遞一個回調(diào)函數(shù)來接受sql執(zhí)行結(jié)果示例如下：}voidprocess_user_data_loaded(user}db_task_queue->post(boost::bind(&db_t:lo注意，此模式下為單任務(wù)隊(duì)列，每個任務(wù)隊(duì)列多線程。本文主要講C++多線程編程，日志系統(tǒng)不是為了提高程序效率，但是在程序調(diào)試、運(yùn)行期排錯上，日志是無可替代的工具，相信開發(fā)后臺程序的朋友都會使用日志。常見的日志使用方式有如下幾種：流式，如logstream<<"startservietime[%d]"<<time(0)<<"appname[%s]"<<app_string.c_str()<<endl;Printf格式如：logtrace(LOG_MODULE,"startservietime[%d]appname[%s]",time(0),app_string.c_str());二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，流式是線程安全的，printf格式格式化字符串會更直接，但缺點(diǎn)是線程不安全，如果把a(bǔ)pp_string.c_str()換成app_string（std::string），編譯被通過，但是運(yùn)行期會crash（如果運(yùn)氣好每次都crash，運(yùn)氣不好偶爾會crash）。我個人鐘愛printf風(fēng)格，可以做如下改進(jìn)：增加線程安全，利用C++模板的traits機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)線程安全。示例：}這樣，除了標(biāo)準(zhǔn)類型+std::string傳入其他類型將編譯不能通過。這里只列舉了一個參數(shù)的例子，可以重載該版本支持更多參數(shù)，如果你愿意，可以支持9個參數(shù)或更多。為日志增加顏色，在printf中加入控制字符，可以再屏幕終端上顯示顏色，Linux下示例：printf("\033[32;49;1m[DONE]\033[39;49;0m")每個線程啟動時，都應(yīng)該用日志打印該線程負(fù)責(zé)什么功能。這樣，程序跑起來的時候通過top–H–ppid可以得知那個功能使用cpu的多少。實(shí)際上，我的每行日志都會打印線程id，此線程id非pthread_id，而其實(shí)是線程對應(yīng)的系統(tǒng)分配的進(jìn)程id號。3.性能監(jiān)控盡管已經(jīng)有很多工具可以分析c++程序運(yùn)行性能，但是其大部分還是運(yùn)行在程序debug階段。我們需要一種手段在debug和release階段都能監(jiān)控程序，一方面得知程序瓶頸之所在，一方面盡早發(fā)現(xiàn)哪些組件在運(yùn)行期出現(xiàn)了異常。通常都是使用gettimeofday來計(jì)算某個函數(shù)開銷，可以精確到微妙?？梢岳肅++的確定性析構(gòu)，非常方便的實(shí)現(xiàn)獲取函數(shù)開銷的小工具,示例如下profiler(constchar*fun}Cost應(yīng)該被投遞到性能統(tǒng)計(jì)管理器中，該管理器定時講性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸出到文件中。4Lambda編程使用foreach代替迭代器很多編程語言已經(jīng)內(nèi)建了foreach，但是c++還沒有。所以建議自己在需要遍歷容器的地方編寫foreach函數(shù)。習(xí)慣函數(shù)式編程的人應(yīng)該會非常鐘情使用foreach，使用foreach的好處多多少少有些，如：示例：voiduser_mgr_t::foreach(boost::functionfuvoiduser_mgr_t::foreach(boost::functionfu}比如要實(shí)現(xiàn)dump接口，不需要重寫關(guān)于迭代器的代碼}實(shí)際上，上面的代碼變通的生成了匿名函數(shù)，如果是c++11標(biāo)準(zhǔn)的編譯器，本可以寫的更簡潔一些：this->foreach([](user_t&user){});但是我大部分時間編寫的程序都要運(yùn)行在centos上，你知道嗎它的gcc版本是gcc4.1.2，所以大部分時間我都是用變通的方式使用lambda函數(shù)。Lambda函數(shù)結(jié)合任務(wù)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)異步常見的使用任務(wù)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)異步的代碼如下：voidservice_t:async_update_user(voidservice_t:async_update_user(task_queue->post(boost::bind(&service_t:sync_update_user_i}voidservice_t:sync_update_user_impl(user_t&user=get_use}這樣做的缺點(diǎn)是，一個接口要響應(yīng)的寫兩遍函數(shù)，如果一個函數(shù)的參數(shù)變了，那么另一個參數(shù)也要跟著改動。并且代碼也不是很美觀。使用lambda可以讓異步看起來更直觀，仿佛就是在接口函數(shù)中立刻完成一樣。示例代碼：voidservice_t:async_update_user(voidservice_t:async_update_user(user_t&user=servie->get_useuser_t&user=servie->get_usetask_queue->post(boost::bind(&lambda:update_user_i}這樣當(dāng)要改動該接口時，直接在該接口內(nèi)修改代碼，非常直觀。5.奇技淫巧Map/reduce的語義是先將任務(wù)劃分為多個任務(wù)，投遞到多個worker中并發(fā)執(zhí)行，其產(chǎn)生的結(jié)果經(jīng)reduce匯總后生成最終的結(jié)果。Shared_ptr的語義是什么呢？當(dāng)最后一個shared_ptr析構(gòu)時，將會調(diào)用托管對象的析構(gòu)函數(shù)。語義和map/reduce過程非常相近。我們只需自己實(shí)現(xiàn)講請求劃分多個任務(wù)即可。示例過程如下：定義請求托管對象，加入我們需要在10個文