C++，当每个工作线程都必须执行几个不同的任务时，如何为任务实现线程池

C++, How to implement Thread pool for tasks when each worker thread has to do few different tasks

本文关键字：任务线程几个实现工作 C++ 执行更新时间：2023-10-16

我正在分析一个视频流。对于每个新图像（帧），我依次执行以下3项任务：

缩小图像大小
检测人脸
跟踪图像中最重要的4个面

为了在4-pu机器上加快速度，我使用了4个工作线程。按照以下方式

主进程得到一个图像。创建4个工作线程，将图像拆分为4个四分之一，每个工作线程重新调整其1/4的图像像素大小。主进程等待线程完成并将四分之一装配到最终图像
主流程为人脸检测创建了4名新员工。我检测到4种类型的脸（雄性、雌性、婴儿、狗）。每个工作线程负责一种类型。主进程等待工人完成并组装结果（所有现有面的列表）
主流程为人脸跟踪创建了4名新员工。选择4个最重要的面，并且每个工人跟踪1个面。主进程等待完成

我的实现的问题是我没有线程池。在每个视频帧上（大约每秒30次），主进程上升并杀死12名工人（4名工人x 3项不同的任务）。所以在线程管理上浪费了很多时间。目前，我使用_beginthreadex()方法为特定任务提供工作线程午餐

所需解决方案：我只想创建一次4个工作线程（每个工作线程能够执行所有3个不同的任务）。这些工作人员将存在于整个视频处理过程中。在每个视频帧上，主进程都会将图像重新调整大小的任务交给工作人员，然后进行检测和跟踪。

一个丑陋的实现是每个工作线程都是一个大函数，实现了所有3个任务。主进程只是告诉每个工人要执行哪个任务（工人有一个"switch"语句来选择请求的任务）。这是一个丑陋的解决方案，因为在未来，当我将有30个不同的任务而不是3个时，工人的代码将变得巨大。此外，这个解决方案违反了封装规则，因为它要求所有任务都位于同一个函数中+对于每个新任务，我需要更改工作的代码

一个干净的实现是主进程为每个工作进程提供一个指向函数（要执行的任务）和一些参数的指针。因此，我可以很容易地在视频处理管道中添加新任务，而无需更改工作者的代码，因为工作者的代码是通用的（执行指向函数的指针并等待具有新指针的请求到达）但这里的问题是，每个任务都有不同数量的参数（不同的函数接口），工作人员不知道如何调用/执行给定函数的地址。

在我的情况下，使用线程池的好方法是什么，同时尽可能保持代码的通用性，并能够将其从3个任务扩展到30个任务。

附言-我的代码可以在任何平台上运行（Android、iOS、linux、windows服务器、windows手机等）。因此，我更喜欢通用解决方案，而不是特定于操作系统或编译器的解决方案

您的错误是过于专注于使用函数。

一种老式的方法是使用具有成员函数virtual void operator()();的基类Task。然后，对于任何应该是任务的东西，您创建Task的子类，该子类包含运行所需的所有相关数据，并提供operator()的适当覆盖。

一种更现代的方法是使任务成为std::function<void(void)>的实例，这不仅适用于上述方法，而且适用于那些实际具有该签名和lambdas的函数的情况。（或者，由于您正在进行多线程处理，可能需要std::packaged_task<void(void)>之类的东西；我还没有真正研究过这些东西是如何使用的）

无论哪种方式，一旦您的工作线程获得了对任务的引用，它们只需调用task();来执行该任务。