[c++] 스레드 풀과 작업 큐

07 Dec 2023

이번에는 C++에서 스레드 풀과 작업 큐를 사용하여 병렬 처리를 구현하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

스레드 풀

스레드 풀은 미리 생성된 여러 개의 스레드를 사용하여 작업을 병렬로 처리할 수 있는 메커니즘입니다. 일반적으로 스레드 풀은 작업을 큐에 추가하고, 이 큐에서 작업을 처리할 스레드를 할당하여 병렬로 실행합니다.

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(size_t numThreads) : stop(false) {
        for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
            threads.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queueMutex);
                        this->condition.wait(lock, [this] { return this->stop || !this->tasks.empty(); });
                        if (this->stop && this->tasks.empty()) {
                            return;
                        }
                        task = std::move(this->tasks.front());
                        this->tasks.pop();
                    }
                    task();
                }
            });
        }
    }

    template<class F>
    void enqueue(F f) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            tasks.emplace(f);
        }
        condition.notify_one();
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (std::thread &worker : threads) {
            worker.join();
        }
    }

private:
    std::vector<std::thread> threads;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex queueMutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

위의 코드는 C++11 이상에서 사용할 수 있는 간단한 스레드 풀 구현 예시입니다. ThreadPool 클래스는 작업을 큐에 추가하는 enqueue 함수와 작업을 처리하는 스레드를 생성하는 로직을 포함하고 있습니다.

작업 큐

작업 큐는 스레드 풀에서 처리할 작업들을 저장하는 자료구조입니다. 스레드 풀은 작업을 큐에 추가하고, 각 스레드는 큐에서 작업을 꺼내어 실행합니다. 작업 큐를 사용하여 스레드 간의 작업을 분배하고 순서를 유지할 수 있습니다.

ThreadPool pool(4);
for (int i = 0; i < 8; ++i) {
    pool.enqueue([i] {
        std::cout << "Task " << i << " is running" << std::endl;
        // 작업 내용
    });
}

위의 예시 코드는 4개의 스레드로 이루어진 스레드 풀을 생성하고, 8개의 작업을 큐에 추가하는 예시입니다.

본 포스트를 통해 C++에서 스레드 풀과 작업 큐를 이용하여 병렬 처리를 구현하는 방법에 대해 알아보았습니다.

참고 자료:

다음 포스트에서는 C++를 사용하여 스레드 간 통신과 동기화에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.