C語言線程池完整實現：基於 pthread 的生產者-消費者模型

核心 API 速查

• 線程創建/退出/等待：pthread_create、pthread_exit、pthread_join
• 屬性：pthread_attr_init、pthread_attr_setdetachstate
• 互斥鎖：pthread_mutex_init/lock/unlock/destroy
• 條件變量：pthread_cond_init/wait/signal/broadcast/destroy

數據結構設計

// 工作節點
typedef struct worker {
    void *(*process)(void *arg);
    void *arg;
    struct worker *next;
} CThread_worker;

// 線程池
typedef struct {
    pthread_mutex_t queue_lock;
    pthread_cond_t queue_ready;
    CThread_worker *queue_head;
    int cur_queue_size;
    int max_thread_num;
    pthread_t *threadid;
    int shutdown;
} CThread_pool;

關鍵流程

初始化 pool_init

• 分配池結構、初始化鎖與條件變量。
• 創建固定數量工作線程，執行 thread_routine。

工作線程例程 thread_routine

1. 加鎖訪問任務隊列。
2. 隊列為空且未關閉 → pthread_cond_wait 等待（自動釋放鎖，被喚醒後重新加鎖）。
3. 關閉標志置位 → 解鎖並 pthread_exit。
4. 取出任務，解鎖，執行任務函數，釋放任務節點。

添加任務 pool_add_worker

• 創建工作節點，尾插入隊列。
• 加鎖操作隊列與計數器。
• 解鎖後 pthread_cond_signal 喚醒一個等待線程。

銷毀線程池 pool_destroy

• 設置關閉標志，pthread_cond_broadcast 喚醒所有線程。
• pthread_join 等待所有線程退出。
• 釋放剩餘任務、鎖、條件變量、池內存。

Java 線程池對比

Java 通過 Executors.newFixedThreadPool/newCachedThreadPool 簡單創建。Tomcat 自定義線程池採用數組存儲空閒線程，按需分批創建（默認 5 個），用完歸還數組。