跟踪不同线程上对象实例的状态？

Question

我正在空闲时间编写一个图像板刮刀，主要教我有关线程的知识。目前，我正在使用生产者/消费者类型模式来促进这项工作。但是，我遇到了问题。

现在，我有“队列处理器”，可以观察特定类型的线程安全队列并对其进行操作。这些队列处理器每 X 秒轮询一次目标队列，如果队列中有一个项目等待处理，则队列处理器会将该项目出队，启动一个包含该项目的新线程，然后启动该线程。在每个线程上，调用长时间运行的方法（例如连接到网站和下载文件）。通过这种方式，每个项目都有自己的线程来运行。

我很难弄清楚如何在每个线程上处理每个项目时报告其状态。

例如，假设我们有主线程 MT。 MT 生成子线程 T1、T2、T3、T4 和 T5。每个线程上都有一个对应的对象，O1...O5。这些对象在其线程上进行处理时可以处于三种不同的状态 - S1、S2、S3。

当对象O的状态发生变化时，如何向主线程MT报告每个对象O的状态S？

我尝试使用事件来报告状态，但我遇到了一些奇怪的结果。我用谷歌搜索了一些关于使用线程和事件的信息，但没有走得太远。

任何帮助将不胜感激。

谢谢。

Answer 1

一种方法是创建另一个线程安全队列，用于报告状态更新。每次您的线程更改其状态时，它都会推送一个元组/对象，其中包含作业的唯一标识符、新状态、线程 ID 以及您认为必要的任何其他内容。

完成此操作后，您将遇到另一个问题：谁将轮询队列？您可以在检查作业队列之间使用主线程来完成此操作，但这可能很丑陋，并且可能不必要地减慢处理速度。您也可以生成另一个线程来执行此操作，但我猜您需要将状态报告给主线程，因此这没有帮助。

实际上有一种更好的方法来构建程序。您可以创建一个线程池并让作业线程自行进行轮询，而不是让主线程不断轮询作业队列并创建线程（这非常昂贵）。这将使主线程可以自由地轮询状态队列，等待它正在寻找的任何事件。

下面是一些伪代码来说明这个概念：

main_thread()
    ...
    thread_pool = create_pool(get_core_count());
    thread_pool.execute(worker_thread);

    while(true)
         status = status_queue.pop_blocking();
         if (check_status(status) == WE_BE_DONE) 
             break;

    thread_pool.interrupt();
    ...

worker_thread()
    while(true)
        job = job_queue.pop_blocking();
        process_job(job);
        status_queue.push({job.id, thread_id, WE_DONE});

本质上，它的作用是创建一个线程池，其中每个 CPU 核心包含一个工作线程（从默认值开始）。接下来，它在每个工作线程中执行函数worker_thread（该函数应该是不言自明的）。然后主线程不断检查状态队列中是否有某个未指定的事件。一旦发生这种情况，它就会杀死工作线程并恢复执行程序的其余部分。

示例中值得注意的三件事。首先，我建议在手动轮询实现上使用阻塞 pop 调用（示例中的 pop_blocking）。它使用起来更简单，而且效率可能更高。接下来，我使用 thread_pool.interrupt() 来终止作业线程，但这可能不是最明智的方法，具体取决于您使用的语言或库。如果您的语言支持此类内容，那么将 do_job(job) 调用包含在 try catch 语句中可能也是一个好主意。

请注意，由于您的问题很少涉及细节（所使用的语言），因此您肯定需要调整解决方案以适应您想要完成的任何任务。这仍然应该为您提供一个良好的起点。