多线程任务调度系统-ThreadLoom

ThreadLoom 是一款基于 C++17 的高性能任务调度框架，核心业务在于通过优先级管理实现复杂的并发任务控制。

核心功能
双模式任务模型：支持轻量化的 Lambda 表达式和可扩展的 Task 类继承。

严格优先级调度：内置 Critical 到 Low 四个等级，确保高优先级任务完成后再执行低优先级任务。

两阶段运行机制：采用“批量提交 -> 统一启动”模式，先排序再执行，保证调度的确定性。

完备的状态管理：支持任务的原子级取消、实时状态追踪（Pending/Running/Completed 等）及阻塞式等待（waitAll）。



适用场景
适用于对执行顺序有严格要求、且需要跨平台支持（Windows/Linux/macOS）的 C++ 并发开发场景。

1. 任务封装与状态管理 (Task 层)
多态与接口设计：系统的基础是 Task 基类，它定义了核心的纯虚函数 virtual void execute() = 0。Lambda 任务在底层实际上也是被包装成一个继承自 Task 的派生类（类似 FnTask），从而实现统一的接口调用。
无锁状态检查：任务的生命周期（Pending、Running、Completed、Failed、Cancelled）依赖 C++ 原子操作 (std::atomic) 进行管理。当外部调用 cancel() 时，仅原子性地修改标志位；任务在 execute() 内部通过 isCancelled() 读取该标志，实现线程安全、无阻塞的平滑取消，避免了强杀线程带来的资源泄露风险。

2. 调度器与队列机制 (Scheduler 层)
分级队列存储：为了实现 Critical > High > Normal > Low 的严格调度，调度器内部很可能维护了四个独立的 FIFO 队列（或一个按优先级稳定排序的优先队列）。submit() 操作只是将 std::unique_ptr 放入对应的队列中，此时不涉及任何线程计算。
分发器的“阻塞步进”算法：这是 ThreadLoom 确保优先级绝对顺序的核心机制。
调用 start() 后，唤醒独立的 Dispatcher 线程。
Dispatcher 从队列中弹出最高优先级的任务。
将该任务递交给底层的 ThreadPool。
关键实现：Dispatcher 随即调用类似 pool_.waitIdle() 的方法挂起自身，直到线程池报告该任务已执行完毕。
Dispatcher 被唤醒，继续抓取下一个最高优先级任务。这种机制在时间轴上强行隔断了不同任务的重叠执行。

3. 线程池与并发控制 (ThreadPool 层)
固定工作线程：在 Scheduler 实例化时，会根据参数（默认或指定）启动固定数量的 std::thread 工作线程，避免了运行期间频繁创建/销毁线程的系统调用开销。
锁与条件变量：底层调度严重依赖 std::mutex（互斥量）来保护共享的队列资源，防止多个线程同时读写引发数据竞争。结合 std::condition_variable（条件变量），工作线程在无任务时会进入休眠状态，释放 CPU 资源；当 Dispatcher 派发任务时，通过条件变量的 notify 唤醒工作线程。
全局屏障：主应用线程调用的 waitAll() 实际上是一个全局的条件变量阻塞点，它会一直等待，直到调度器确认内部队列为空且所有工作线程都处于空闲状态。