TP框架中的消息隊列實現

TP（Thread Pool，線程池）框架是一種用于管理和調度線程資源的技術，它可以提高系統性能，減少線程創建和銷毀的開銷。在TP框架中，消息隊列是一種常用的任務調度和處理機制。以下是一個簡單的消息隊列實現：

1. 首先，定義一個任務類（Task），它包含了要執行的任務信息和任務處理函數。

class Task {
public:
    virtual void execute() = 0; // 純虛函數，子類需要實現具體的任務處理邏輯
};

2. 創建一個消息隊列類（MessageQueue），它使用一個線程安全的隊列（如std::queue）來存儲任務對象。

#include<queue>
#include <mutex>
#include<condition_variable>

class MessageQueue {
public:
    void push(Task* task) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        queue_.push(task);
        cv_.notify_one(); // 通知等待的線程有新任務到來
    }

    Task* pop() {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        cv_.wait(lock, [this] { return !queue_.empty(); }); // 當隊列為空時，線程等待
        Task* task = queue_.front();
        queue_.pop();
        return task;
    }

private:
    std::queue<Task*> queue_;
    std::mutex mutex_;
    std::condition_variable cv_;
};

3. 創建一個線程池類（ThreadPool），它包含了多個工作線程，這些線程會從消息隊列中獲取任務并執行。

#include<vector>
#include<thread>

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(size_t num_threads, MessageQueue& message_queue) : message_queue_(message_queue) {
        for (size_t i = 0; i < num_threads; ++i) {
            threads_.emplace_back(&ThreadPool::worker, this);
        }
    }

    ~ThreadPool() {
        for (auto& thread : threads_) {
            if (thread.joinable()) {
                thread.join();
            }
        }
    }

    void add_task(Task* task) {
        message_queue_.push(task);
    }

private:
    void worker() {
        while (true) {
            Task* task = message_queue_.pop();
            if (task) {
                task->execute();
                delete task; // 任務執行完畢后，釋放任務對象內存
            }
        }
    }

    std::vector<std::thread> threads_;
    MessageQueue& message_queue_;
};

4. 使用示例：

class MyTask : public Task {
public:
    MyTask(int data) : data_(data) {}

    void execute() override {
        // 在這里實現具體的任務處理邏輯
        std::cout << "Processing task with data: "<< data_<< std::endl;
    }

private:
    int data_;
};

int main() {
    MessageQueue message_queue;
    ThreadPool thread_pool(4, message_queue); // 創建一個包含4個工作線程的線程池

    // 添加任務到線程池
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        thread_pool.add_task(new MyTask(i));
    }

    // 主線程等待用戶輸入，以便觀察任務執行情況
    std::cin.get();

    return 0;
}

這個簡單的TP框架中的消息隊列實現可以根據實際需求進行擴展和優化。例如，可以添加任務優先級、限制隊列大小等功能。