C++ 多线程任务系统实现：mutex、condition_variable 与 atomic 组合实战

一、目标：做一个'可用'的最小任务系统

我们要实现一个简化版任务系统，支持：

• ✅ 提交任务（任意函数）
• ✅ 工作线程自动执行
• ✅ 无任务时阻塞等待
• ✅ 支持安全关闭
• ✅ 正确释放线程

你可以理解为：

线程池的前身。

二、设计思路（系统取向）

我们需要三类能力：

---

1️⃣ 资源保护（队列）

• 任务队列
• 多线程访问
• 必须用 mutex 保护

2️⃣ 线程协作（等待任务）

• 队列空 → 线程休眠
• 新任务 → 唤醒线程
• 使用 condition_variable

3️⃣ 状态控制（停止系统）

• 停止标志
• 使用 atomic

三、整体结构图

主线程 │ ├── submit() → push 任务 → notify │ ▼ 工作线程 │ ├── wait 等待任务 ├── 取任务 ├── unlock ├── 执行 └── 循环

四、完整实现（可直接运行）

1️⃣ 头文件

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

2️⃣ 任务系统类

class TaskSystem {
public:
    TaskSystem(size_t threadCount) : () {
         ( i = ; i < threadCount; ++i) {
            workers_.([] { ->(); });
        }
    }

    ~() {
        ();
    }

    
    {
        {
            ;
            tasks_.(task);
        }
        cv_.();
    }

    
    {
        running_.();
        cv_.();
         (& t : workers_) {
             (t.()) {
                t.();
            }
        }
    }

:
    {
         () {
            std::function<()> task;
            {
                ;
                cv_.(lock, [] {  !tasks_.() || !running_.(); });
                 (!running_.() && tasks_.()) {
                    ;
                }
                task = tasks_.();
                tasks_.();
            }
            (); 
        }
    }

:
    std::vector<std::thread> workers_;
    std::queue<std::function<()>> tasks_;
    std::mutex mtx_;
    std::condition_variable cv_;
    std::atomic<> running_;
};