contrib/llvm-project/llvm/include/llvm/Support/ThreadPool.h

   1 //===-- llvm/Support/ThreadPool.h - A ThreadPool implementation -*- C++ -*-===//
   2 //
   3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
   4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
   5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
   6 //
   7 //===----------------------------------------------------------------------===//
   8 //
   9 // This file defines a crude C++11 based thread pool.
  10 //
  11 //===----------------------------------------------------------------------===//
  12
  13 #ifndef LLVM_SUPPORT_THREADPOOL_H
  14 #define LLVM_SUPPORT_THREADPOOL_H
  15
  16 #include "llvm/Config/llvm-config.h"
  17 #include "llvm/Support/Threading.h"
  18 #include "llvm/Support/thread.h"
  19
  20 #include <future>
  21
  22 #include <atomic>
  23 #include <condition_variable>
  24 #include <functional>
  25 #include <memory>
  26 #include <mutex>
  27 #include <queue>
  28 #include <utility>
  29
  30 namespace llvm {
  31
  32 /// A ThreadPool for asynchronous parallel execution on a defined number of
  33 /// threads.
  34 ///
  35 /// The pool keeps a vector of threads alive, waiting on a condition variable
  36 /// for some work to become available.
  37 class ThreadPool {
  38 public:
  39   /// Construct a pool using the hardware strategy \p S for mapping hardware
  40   /// execution resources (threads, cores, CPUs)
  41   /// Defaults to using the maximum execution resources in the system, but
  42   /// accounting for the affinity mask.
  43   ThreadPool(ThreadPoolStrategy S = hardware_concurrency());
  44
  45   /// Blocking destructor: the pool will wait for all the threads to complete.
  46   ~ThreadPool();
  47
  48   /// Asynchronous submission of a task to the pool. The returned future can be
  49   /// used to wait for the task to finish and is *non-blocking* on destruction.
  50   template <typename Function, typename... Args>
  51   inline auto async(Function &&F, Args &&...ArgList) {
  52     auto Task =
  53         std::bind(std::forward<Function>(F), std::forward<Args>(ArgList)...);
  54     return async(std::move(Task));
  55   }
  56
  57   /// Asynchronous submission of a task to the pool. The returned future can be
  58   /// used to wait for the task to finish and is *non-blocking* on destruction.
  59   template <typename Func>
  60   auto async(Func &&F) -> std::shared_future<decltype(F())> {
  61     return asyncImpl(std::function<decltype(F())()>(std::forward<Func>(F)));
  62   }
  63
  64   /// Blocking wait for all the threads to complete and the queue to be empty.
  65   /// It is an error to try to add new tasks while blocking on this call.
  66   void wait();
  67
  68   unsigned getThreadCount() const { return ThreadCount; }
  69
  70   /// Returns true if the current thread is a worker thread of this thread pool.
  71   bool isWorkerThread() const;
  72
  73 private:
  74   /// Helpers to create a promise and a callable wrapper of \p Task that sets
  75   /// the result of the promise. Returns the callable and a future to access the
  76   /// result.
  77   template <typename ResTy>
  78   static std::pair<std::function<void()>, std::future<ResTy>>
  79   createTaskAndFuture(std::function<ResTy()> Task) {
  80     std::shared_ptr<std::promise<ResTy>> Promise =
  81         std::make_shared<std::promise<ResTy>>();
  82     auto F = Promise->get_future();
  83     return {
  84         [Promise = std::move(Promise), Task]() { Promise->set_value(Task()); },
  85         std::move(F)};
  86   }
  87   static std::pair<std::function<void()>, std::future<void>>
  88   createTaskAndFuture(std::function<void()> Task) {
  89     std::shared_ptr<std::promise<void>> Promise =
  90         std::make_shared<std::promise<void>>();
  91     auto F = Promise->get_future();
  92     return {[Promise = std::move(Promise), Task]() {
  93               Task();
  94               Promise->set_value();
  95             },
  96             std::move(F)};
  97   }
  98
  99   bool workCompletedUnlocked() { return !ActiveThreads && Tasks.empty(); }
 100
 101   /// Asynchronous submission of a task to the pool. The returned future can be
 102   /// used to wait for the task to finish and is *non-blocking* on destruction.
 103   template <typename ResTy>
 104   std::shared_future<ResTy> asyncImpl(std::function<ResTy()> Task) {
 105
 106 #if LLVM_ENABLE_THREADS
 107     /// Wrap the Task in a std::function<void()> that sets the result of the
 108     /// corresponding future.
 109     auto R = createTaskAndFuture(Task);
 110
 111     {
 112       // Lock the queue and push the new task
 113       std::unique_lock<std::mutex> LockGuard(QueueLock);
 114
 115       // Don't allow enqueueing after disabling the pool
 116       assert(EnableFlag && "Queuing a thread during ThreadPool destruction");
 117       Tasks.push(std::move(R.first));
 118     }
 119     QueueCondition.notify_one();
 120     return R.second.share();
 121
 122 #else // LLVM_ENABLE_THREADS Disabled
 123
 124     // Get a Future with launch::deferred execution using std::async
 125     auto Future = std::async(std::launch::deferred, std::move(Task)).share();
 126     // Wrap the future so that both ThreadPool::wait() can operate and the
 127     // returned future can be sync'ed on.
 128     Tasks.push([Future]() { Future.get(); });
 129     return Future;
 130 #endif
 131   }
 132
 133   /// Threads in flight
 134   std::vector<llvm::thread> Threads;
 135
 136   /// Tasks waiting for execution in the pool.
 137   std::queue<std::function<void()>> Tasks;
 138
 139   /// Locking and signaling for accessing the Tasks queue.
 140   std::mutex QueueLock;
 141   std::condition_variable QueueCondition;
 142
 143   /// Signaling for job completion
 144   std::condition_variable CompletionCondition;
 145
 146   /// Keep track of the number of thread actually busy
 147   unsigned ActiveThreads = 0;
 148
 149 #if LLVM_ENABLE_THREADS // avoids warning for unused variable
 150   /// Signal for the destruction of the pool, asking thread to exit.
 151   bool EnableFlag = true;
 152 #endif
 153
 154   unsigned ThreadCount;
 155 };
 156 }
 157
 158 #endif // LLVM_SUPPORT_THREADPOOL_H