taskpp

这只是个玩具！ 这是一个用 C++11 写的线程池，依赖boost.context。主要特点有：

1. 任务可以让路、挂起和睡眠；
2. 任务之间可以同步，有互斥和条件变量；
3. 可以使用任务链。
4. 线程池内的线程间会偷取任务。

使用方式

#include <taskpp/task.h>
using namespace taskpp;

task_scheduler

模板类TaskScheduler提供任务调度服务，通过它创建的任务指针操纵任务。

• create_task(fun) 由一个函数创建一个任务，但不放入队列运行。
• push(fun) 把一个函数做为任务放入task_scheduler，任务将立即排队运行。
• push(task) 把一个任务排队运行，该任务应该是由该task_scheduler对象创建的。
• join_all() 等待所有任务运行完毕。

task_scheduler<> scheduler;
scheduler.push([]() { 
	printf("Hello World!\n");
});
scheduler.join_all();

task

任务由模板类task实现，模板参数R是任务的返回类型。实际使用的是它的智能指针：

template<typename R>
using task_shared_ptr=std::shared_ptr<task<R>>;

• cancel() 撤销一个任务。
• canceled() 任务是否已经被撤销。
• join() 等待任务运行完成。
• result() 获取任务的运行结果。如果任务还在运行，就等待到任务完成。如果任务被取消就抛出异常task_canceled。
• next() 指定一个任务，这个任务在本任务运行完成后才运行。
• then() 指定一个任务，这个任务在本任务运行完成后接收本任务的返回值，运行。

this_task

名字空间this_task里的函数只能在任务内使用。

• self() 获取当前任务自身的指针。
• yield() 当前任务让出执行。
• sleep_for(expiry_time), sleep_until(expiry_time) 让当前任务暂停一段时间。

互斥和信号量

这里提供的互斥和信号量用于任务间的同步。互斥和信号量的用法与标准库类似，但是这里的信号量只能在任务内等待。

taskpp::mutex m;
std::unique_lock<taskpp::mutex> lk(m);

在任务间传递消息

模板类blocking_message可以用来在任务之间传递消息。发送消息的任务会阻塞，直到有任务接收消息为止。

taskpp::task_scheduler<> scheduler;
taskpp::blocking_message<std::string> message;
// send message
scheduler.push([&message]() mutable {
	message<<std::string("Hello");
});
// receive message
scheduler.push([&message]() mutable {
	std::string str;
	message>>str;
});
scheduler.join_all();

任务链

任务链能保证任务之前的执行顺序。

taskpp::task_scheduler<> scheduler;
int v1=2, v2=3;
auto task1=scheduler.create_task([v1]() { 
	return v1*v1;
});
auto task2=task1->then([v2](int a) {
	return a+v2;
});
scheduler.push(task1);

任务task2将在任务task1执行完毕后执行。 函数pipeline可以简化任务链的创建。

任务内的事件循环

可以在比较复杂的任务内使用事件循环。当没有事件时，事件循环会主动让路。当有新事件时，任务会被唤醒。 可以在任务外向事件循环投送函数。

类taskpp::event_loop用于创建事件循环。

• post(handler) 请求事件循环执行一个函数
• stop() 停止事件循环
• run() 启动事件循环
• set_timer(expire_time, handler) 创建定时器，请求事件循环在某个时间执行一个函数
• cancel_timer(timer_id) 撤销定时器
• reset_timer(timer_id, expire_time) 重置定时器的触发时间

任务的堆栈

任务可以检查自身的堆栈。

• stack_size() 当前总的堆栈大小
• remaining_stack() 剩余的堆栈大小
• check_stack_overflow() 检查堆栈是否溢出，如果溢出就终止程序

1. 固定堆栈 fixed_stack

堆栈在创建后不允许改变大小，所以必须在一开始为任务分配足够的堆栈。 这也是默认使用的堆栈。

2. 共享堆栈 shared_stack

任务需要足够多的堆栈才能正常运行，但大多空闲的时候需要的堆栈比忙碌的时候少很多。可以利用这个特性在同一个线程运行的任务间共享运行的堆栈空间，以节省内存提供更大的并发能力。当任务让路时，把堆栈数据从运行堆栈中复制出来，把运行堆栈让给其他任务使用。当任务恢复运行时，再把堆栈数据复制回去。

task_scheduler_param param;
param.stack_param_.init_size=4*1024;	//初始的保存堆栈数据的区域大小
param.stack_param_.capacity=1024*1024;	//实际运行的的堆栈大小

task_scheduler<empty_entry, shared_stack> scheduler(param);

如果其它线程或任务会访问任务堆栈上的数据，则不能使用共享堆栈。

3. 不使用任务堆栈 empty_stack

这种情况下任务直接在线程上运行，任务间切换、定时器和同步等功能也不能使用。

4. 在新的堆栈上调用函数

当调用递归函数时，有时会遇到堆栈不够的情况。这时可以开辟一个新堆栈，在这个堆栈上调用函数，等函数返回后再回到原来的堆栈上。

call_in_new_stack(stack, stack_size, fun, args...);
call_in_new_stack(stack_size, fun, args...);

例如：

call_in_new_stack(32*1024, &printf, "Hello world!");

第一个参数是新堆栈的大小，第二个参数是要调用的函数地址，其余参数是传递给函数的参数。

警告：在共享堆栈的任务中使用 call_in_new_stack 时，传递给 call_in_new_stack 调用的函数不能切换到线程，否则程序会因堆栈混乱而崩溃。

性能

在 E6320 处理器上进行性能测试:

• 执行100万个简单任务，总耗时3.2秒左右，平均每个耗时3.2微秒左右。
• 同时执行1000个任务，每个任务切换10万次，总耗时8秒左右，平均每次任务切换耗时80纳秒。

关于测试

测试用例用到了测试框架CppTest。

测试用例在 Visual Studio 2013 和 GCC 4.8 下测试通过。