Linux高级环境编程实验报告4.doc

作 业 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师：学生E-mail： 一、作业名称： 多队列线程池的应用二、作业要求设计并实现一个整数加法运算的线程池，其中能够接收三种线程：1、用户线程，向线程池（主控线程）提交加法运算请求；2、主控线程，接收用户线程提出的加法运算请求，并负载均衡地将请求下发到若干计算线程；3、若干计算进程，接收来自于主控线程转发的加法计算请求，完成加法计算，并将计算结果直接返回给用户线程。另外，这三种线程都应具有各自的消息队列，来完成加法计算请求的发送与转发，并返回计算结果。具体业务要求：1）、用户线程需同时向主控线程提出=1000个加法计算请求2）、用户线程需要验证是否收到了这些加法计算的结果三、设计与实现根据作业要求分析，需要设个三中线程，而且三种线程之间还要相互通信和协作，图3-1显示了它们之间的通信关系。用户线程向线程池中的主控线程发送消息，主控线程将消息负载均衡的分发给线程池中的若干计算线程。为了实现负载均衡分发，将所有的线程形成一个循环链表，设置一个指针，该指针总是指向刚被分发消息的下一个计算线程，则所有的线程获取消息的机会均等。计算线程计算完成后直接将消息计算结果返回给用户线程。设计实现的关键操作是线程池中主控线程分发线程，计算线程组成循环链表，完成消息计算，将消息结果返回给用户线程。图 3-1 三种线程间通信下面给出线程池，计算线程和主控线程的具体实现。代码清单 3.1-a 线程池的实现class CLMyCalculateThreadPro;CLThreadPool:CLThreadPool() /未指定线程数时默认构造的线程数为6 ThreadNumber = 6; MainThread = mainThread; ThreadCount = NULL; /计算线程队列，初始为空 CLThreadPool:CLThreadPool(int threadNumber) if (threadNumber = 0) threadNumber = 6; ThreadNumber = threadNumber; MainThread = mainThread; /主控线程的名字 ThreadCount = NULL;CLThreadPool:CLThreadPool() void CLThreadPool:InitThreadPool()/初始化线程池 /创建主控线程 CLThreadProxy proxyMain(new CLThreadMainProcessor(this), MainThread.c_str(), false); proxyMain.Run(0); for (int i = 1; i ThreadName = thread_ + s; thread-Next = ThreadCount; ThreadCount = thread; CLThreadProxy proxy(new CLMyMsgProcessor, (thread-ThreadName).c_str(), false); proxy.Run(0); CurrentThread = ThreadCount; void CLThreadPool:UninitThreadPool() /用户向主控线程发送消息的实体void CLThreadPool:PostMessageToMainThread(CLMessage *Msg) CLExecutiveNameServer:PostExecutiveMessage(MainThread.c_str(), Msg);代码清单3.1-a是线程池的具体实现，在构造函数中，设置线程池中计算线程的数目，默认情况下为6；设置线程循环队列指针初始为空等。在线程池的初始化函数CLThreadPool:InitThreadPool中创建主控线程和若干计算线程。用户调用PostMessageToMainThread函数向主控线程发送消息实体，参数是指向CLMessge类的对象。代码清单3.1-b 计算线程的实现CLMyCalculateThreadPro:CLMyCalculateThreadPro()CLMyCalculateThreadPro:CLMyCalculateThreadPro()/将加法消息和退出消息的执行注册到消息的回调函数中CLStatus CLMyCalculateThreadPro:Initialize(CLMessageLoopManager *pMessageLoop, void* pContext) pMessageLoop-Register(ADD_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLMyCalculateThreadPro:Do_AddMsg);pMessageLoop-Register(QUIT_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLMyCalculateThreadPro:Do_QuitMsg); return CLStatus(0, 0);CLStatus CLMyCalculateThreadPro:Do_AddMsg(CLMessage *pM)CLAddMessage *pAddMsg = (CLAddMessage *)pM;int result = pAddMsg-m_Op1 + pAddMsg-m_Op2; CLResultMessage *pResultMsg = new CLResultMessage(pAddMsg-m_Op1, pAddMsg-m_Op2, result); /将计算结果消息发送给用户线程 CLExecutiveNameServer:PostExecutiveMessage(user_thread, pResultMsg); return CLStatus(0, 0);CLStatus CLMyCalculateThreadPro:Do_QuitMsg(CLMessage *pM)return CLStatus(QUIT_MESSAGE_LOOP, 0);代码清单3.1-b是计算线程的具体实现，其中主要涉及到两个消息，加法消息和退出消息。在Initializeh函数中将加法消息和退出消息的执行注册到消息的回调函数中。另外还要调用PostExecutiveMessage函数将计算结果消息发送给用户。代码清单3.1-c 主控线程的实现CLMainThreadPro:CLMainThreadPro(CLThreadPool *threadPool) this-threadPool = threadPool;CLMainThreadPro:CLMainThreadPro()/主控线程的初始化函数，注册分发消息和退出消息的回调函数CLStatus CLMainThreadPro:Initialize(CLMessageLoopManager *pMessageLoop, void* pContext) pMessageLoop-Register(ADD_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLMainThreadPro:Do_PostMsgToThreadPool); pMessageLoop-Register(QUIT_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLMainThreadPro:Do_QuitMsg); return CLStatus(0, 0);/将消息分发给计算线程队列中的线程CLStatus CLMainThreadPro:Do_PostMsgToThreadPool(CLMessage *pM) CLAddMessage *p = (CLAddMessage *)pM; CLAddMessage *pp = new CLAddMessage(p-m_Op1, p-m_Op2);/将消息转发到当前计算线程 CLExecutiveNameServer:PostExecutiveMessage(threadPool-CurrentThread-ThreadName.c_str(), pp); /将当前计算线程的指针指向线程队列中的下一个计算线程 threadPool-CurrentThread = threadPool-CurrentThread-Next; if (threadPool-CurrentThread = NULL) threadPool-CurrentThread = threadPool-ThreadCount; return CLStatus(0, 0);CLStatus CLMainThreadPro:Do_QuitMsg(CLMessage *pM) CLThreadQueue *p = threadPool-ThreadCount;/退出线程池时，主控线程将“退出”消息发送给线程池中的每个计算线程 while (p != NULL) CLQuitMessage *q = new CLQuitMessage(); CLExecutiveNameServer:PostExecutiveMessage(p-ThreadName.c_str(), q); p = p-Next; return CLStatus(QUIT_MESSAGE_LOOP, 0);从代码清单3.1-c中可以看到，主控线程的初始化函数Initialize主要是注册分发消息和退出消息的回调函数。在Do_PostMsgToThreadPool函数和Do_QuitMsg函数中实现与计算进程的通信，分别发送加法消息和退出消息。四、测试前面已经创建好三种线程，并实现了它们各自的功能和相互之间的通信。下面我们创建一个线程池并初始化，再创建一个用户线程，同时制定线程池，启动用户线程，开始发送加法消息。代码清单 4.1-a 测试代码class CLUserThreadPro : public CLMessageObserverprivate: CLThreadPool *Pool;/用户线程绑定的线程池 int CommandCount;/发送的消息数目 int ReceviceResultCount;/接收的消息数目public:CLUserThreadPro(CLThreadPool *Pool)/用户线程构造函数，指定线程池 this-Pool = Pool; virtual CLUserThreadPro() /实现CLMessageObserver类的初始化函数，注册返回消息和退出消息的回调函数virtual CLStatus Initialize(CLMessageLoopManager *pMessageLoop, void* pContext) pMessageLoop-Register(RESULT_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLUserThreadPro:Do_ResultMsg); pMessageLoop-Register(QUIT_MSG, (CallBackForMessageLoop)(&CLUserThreadPro:Do_QuitMsg); CommandCount = 1000; /发送的消息数目 ReceviceResultCount = 0; /返回的消息数目/向线程池中的主控线程发送消息 for (int i = 0; i PostMessageToMainThread(new CLAddMessage(23 + i, 64 + i); return CLStatus(0, 0); CLStatus Do_ResultMsg(CLMessage *pM) CLResultMessage *pResultMsg = (CLResultMessage *)pM;cout m_op1 + m_op2 = m_Result PostMessageToMainThread(new CLQuitMessage(); return CLStatus(QUIT_MESSAGE_LOOP, 0); return CLStatus(0, 0); CLStatus Do_QuitMsg(CLMessage *pM) return CLStatus(QUIT_MESSAGE_LOOP, 0); ;int main(int argc, char* argv) /创建线程池 CLThreadPool *Pool = new CLThreadPool(5); Pool-InitThreadPool(); /初始化线程池 /启动用户线程 CLNonThreadProxy proxy(new CLUserThreadPro(Pool), user_thread); proxy.Run(0); return 0;代码清单4.1-a是测试代码，首先定义一个