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[c++] 스레드 풀과 스레드 풀 과부하 처리

이 블로그에서는 C++에서 스레드 풀을 사용하여 작업을 병렬로 처리하는 방법과 과부하를 처리하는 방법에 대해 알아보겠습니다.

스레드 풀

스레드 풀은 지정된 스레드 수를 유지하면서 작업을 처리하는 데 사용됩니다. 이를 통해 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있습니다. C++11 및 이후 버전에서는 표준 라이브러리에서 스레드와 관련된 기능을 제공하여 스레드 풀을 쉽게 구현할 수 있습니다.

아래는 C++에서 스레드 풀을 구현하는 간단한 예제입니다.

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

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(std::forward<F>(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;
};

int main() {
    ThreadPool pool(4);
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        pool.enqueue([i] {
            std::cout << "Task " << i << " is being processed" << std::endl;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
            std::cout << "Task " << i << " has been processed" << std::endl;
        });
    }
}

위의 예제는 C++에서 스레드 풀을 구현하는 간단한 방법을 보여줍니다. 스레드 풀은 작업을 수행하는 스레드를 관리하고, 작업 큐에 작업을 넣어두어 스레드들이 처리할 수 있도록 합니다.

과부하 처리

스레드 풀을 사용할 때 발생할 수 있는 문제 중 하나는 과부하입니다. 작업이 너무 많아지거나 작업을 처리하는 데 시간이 오래 걸리면 스레드 풀이 과부하되어 애플리케이션의 성능이 저하될 수 있습니다.

이를 해결하기 위해 과부하 처리 메커니즘이 필요합니다. 예를 들어, 스레드 풀에서 작업을 수행하기 전에 작업 큐의 길이를 모니터링하여 일정 길이 이상이면 추가 작업을 거부하거나, 작업이 너무 오래 걸릴 경우 타임아웃을 설정하여 작업을 취소하는 등의 처리가 필요합니다.

여기서는 간단한 예제로 작업 큐의 길이를 모니터링하여 과부하를 처리하는 방법을 살펴봅니다.

// ThreadPool 클래스에 작업 큐 길이를 모니터링하여 과부하 처리하는 코드 추가
template<class F>
void enqueue(F&& f) {
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
        if (tasks.size() > maxQueueLength) {
            throw std::runtime_error("Queue is full, cannot enqueue more tasks");
        }
        tasks.emplace(std::forward<F>(f));
    }
    condition.notify_one();
}

위의 코드는 작업을 큐에 넣기 전에 작업 큐의 길이를 확인하여, 일정 길이 이상이면 예외를 발생시킴으로써 과부하를 방지하는 방법을 보여줍니다.

이상으로 C++에서 스레드 풀을 활용하여 작업을 병렬로 처리하는 방법과 과부하를 처리하는 방법에 대해 살펴보았습니다. 스레드 풀을 사용함으로써 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 과부하를 처리하는 것 또한 중요하므로 스레드 풀을 사용할 때에는 이를 꼭 고려해야 합니다.

참고 자료

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