多線程類庫的設(shè)計與實現(xiàn)doc

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1、多線程類庫的設(shè)計與實現(xiàn)引言很多書都會告訴你那些概念是什么，然而只有很少的書會告訴你具體該怎么做。對于很多人來說，包括我，有時候掌握“該怎么做”要比了解“那是什么”要難得多。一方面，名詞解釋很少會出錯，而且做起來很輕松，而要具體執(zhí)行的話就立刻涉及到價值觀和方法論的問題，這些都比較難于統(tǒng)一，容易引起異議。另一方面，就我個人經(jīng)驗而言，很多人只會解釋“那是什么”，而根本不懂“該怎么做”。所以，我們打算逆流而上，基本上不去說“那是什么”，除非有相當(dāng)?shù)谋匾?。中心?nèi)容是著手“該怎么做”。這個實踐系列可以說是筆者積累的一些心得，當(dāng)然，不可避免的要涉及到個人的價值觀和方法論問

2、題，不可避免的會產(chǎn)生異議。不過那又怎樣呢，難道這個世界就不允許有異議嗎。實際上，我個人并不排斥異議，相反的，我倒認為沒有異議的氛圍要么是可怕的，要么是病態(tài)的。目標(biāo)：用C++設(shè)計一個簡單、實用、便于移植的線程類先說第一條，簡單，這里指模型簡單，機制簡單。我們都知道線程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本概念之一，當(dāng)然定義有很多種了，我們這里隨便列一個:(Athreadis)Asequenceofinstructionswhichmayexecuteinparallelwithotherthreads.這個定義是從Wiki上拷過來的，中文直譯就是：（線程）是可以和其他線程并行執(zhí)

3、行的指令序列。這個定義是遞歸的，一般來說遞歸定義用來定義比較基本的概念，因為很難再往下分割了。為了明確起見，我們再為上面的定義加一些限制，讓它成為下面的樣子：1.線程是若干計算機指令序列的集合；2.線程可以和其他線程并行執(zhí)行；3.屬于同一個進程的若干個線程可以共享地址空間。第3條又帶出另一個概念“進程”，這里就不再解釋了。很多操作系統(tǒng)中有所謂線程的同步通信和異步通信機制。我們只使用同步通信機制。這么做有兩個好處，一是可以使我們的線程模型盡量簡單，二是可以回避操作系統(tǒng)相關(guān)性，因為同步機制比較簡單，大多數(shù)操作系統(tǒng)的實現(xiàn)相互都很類似，而異步通信機制差別就很大了。我

4、們再來說實用。這里的實用是指實用主義，亦即為了減少成本（編碼量）、提高效益（開發(fā)速度）而舍棄一些“本來應(yīng)該有”的特性。比如說，我們不打算設(shè)計多層次的類，也不打算設(shè)計抽象類，而只打算設(shè)計一個可以簡單使用的線程類。相反的，很多線程庫，包括ZThread，將線程模型抽象分化，封裝到多個層次的類里面。我們不是說這樣的方針不好，這里只是想強調(diào)我們的方針是實用主義。最后一條是關(guān)于移植性。我們希望這個線程類可以不加修改就應(yīng)用于Windows32位系統(tǒng)和支持PosixThread線程的Linux/Unix系統(tǒng)。其他。接下來我們來看看開發(fā)環(huán)境。我們要考慮同時支持Win32和L

5、inux系統(tǒng)。Windows上使用Microsoft?VisualC++2005Express，因這個軟件包具有免費的許可協(xié)議，不需要花錢。Linux上使用g++(gcc)3.4.4，更高的版本應(yīng)該也沒有問題，使用這個版本是為了和某些cygwin版本兼容。當(dāng)然，GNU流都是免費的。背景：C++與多線程這個系列的主要內(nèi)容是介紹怎樣用C++語言設(shè)計與實現(xiàn)一個多線程類庫。盡管多線程在現(xiàn)代主流操作系統(tǒng)中早已不是什么新鮮概念，多線程設(shè)計與開發(fā)也已經(jīng)成為軟件開發(fā)的流行模式，但是目前為止，C++語言規(guī)范本身并沒有明確支持多線程程序設(shè)計。根據(jù)目前最新的C++語言標(biāo)準(zhǔn)《ISO

6、/IEC14882:2003ProgrammingLanguageC++》，通篇只有一個地方出現(xiàn)"thread"這個字眼：Whenanexceptionisthrown,controlistransferredtothenearesthandlerwithamatchingtype(15.3);“nearest”meansthehandlerforwhichthecompound-statement,ctor-initializer,orfunction-bodyfollowingthetrykeywordwasmostrecentlyenteredbyth

7、ethreadofcontrolandnotyetexited.（筆者譯文：當(dāng)一個異常被拋出時，（程序）控制被轉(zhuǎn)交到最近的具有匹配類型的異?？刂茐K。“最近”是指距離關(guān)鍵字try最近的并且與該控制同屬一個尚未退出的線程的，一個復(fù)合代碼斷，或者構(gòu)造函數(shù)的初始化符（即構(gòu)造函數(shù)的成員初始化列表），或者一個函數(shù)體。）這是標(biāo)準(zhǔn)中唯一一次提到線程這個概念，意思大致是說C++異常控制是線程單位分開的?？梢奀++委員會并非是沒有意識到線程概念的存在，而只是有意回避它。因為C++是一個標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，獨立于各種操作系統(tǒng)平臺。線程是與操作系統(tǒng)具體實現(xiàn)密切相關(guān)的事物，C++語言中本

8、身去支持線程是不合適的。只是在異常處理的定義中實在繞