设备类多线程实现方法

简介

使用jthread库实现通用设备类多线程方法

jthread库介绍

std ::jthread 是C++20的新特性，其实例表示一个自动加入且可协作取消的线程。与 std::thread 相比， std::jthread 具有异常安全的线程终止流程，并且可以在大多数情况下替换它，只需很少或无需更改代码。除了拥有 std::thread 完全相同的功能以及API外，还增加了以下功能：

• 可停止：提供了停止线程相关的API，可以更好的管理线程；
• 顶层函数：jthread 所要运行的顶层函数可选的接收一个 std::stop_token 对象作为第一个参数；
• 自动停止：析构函数会调用 request_stop 方法，停止当前线程；
• 自动加入：析构函数会根据当前线程的 joinable 状态，自动调用 join 方法，不再需要显式调用 join 来等待线程结束，从而避免了忘记加入线程带来的问题；
• 异常处理：jthread 对象可以处理线程中可能抛出的异常，确保异常不会无限制地传播到主线程之外；

代码

//device.h
#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <functional>

class Device
{
public:
    Device(DeviceManage* parent)
            : _parent(parent)
    {
    }

    ~Device()
    {
        Stop();
    }

    void Start()
    {
        _worker = std::make_unique<std::jthread>(std::bind_front(&Device::Playing, this));
    }

    void Stop()
    {
        if (_worker)
        {
            _worker.reset(nullptr);
        }
    }

    int Playing(std::stop_token st);

private:
    std::unique_ptr<std::jthread> _worker = nullptr;
    DeviceManage* _parent;
};

//device.cpp
#include "device.h"

int Device::Playing(std::stop_token st) {
    while (!st.stop_requested())
    {
        //do something here
    }
}

说明

• 使用设备对象类来管理单个设备，每个设备需要进行的操作可以在调用 Start 方法后在线程函数 Playing 函数中进行。
• 线程函数使用智能指针来管理，在线程函数被创建时自动创建，线程函数结束后自动释放
• 使用 jthread 来管理线程的创建和释放

为什么在 Stop 函数中只需要将线程指针 _worker 置为 nullptr ？

实际上，当我们把 _worker 置为 nullptr 时，该线程对象会自动调用 jthread 的析构函数，在析构函数中会自动的判断当前线程是否正在运行中，如果在运行的话会调用 request_stop() 方法停止线程，并调用 join() 方法等待线程结束。

~jthread() {
        _Try_cancel_and_join();
    }

void _Try_cancel_and_join() noexcept {
        if (_Impl.joinable()) {
            _Ssource.request_stop();
            _Impl.join();
        }
    }