win32 多线程程序设计 线程完全手册 中文 PDF扫描版 (21M)

www.huachu.com.cn 2002年1月20日 星期日
书名:Win32多线程程序设计——线程完全手册
原名:Mulithreading Applications in Win32——The Complete Guide to Thread
出版社:华中科技大学出版社
作者:Jim Beveridge & Robert Wiener
译作者:侯捷
出版日期:2002年1月
浏览次数:501
定价:¥59.8
预定价:¥48(免邮费) 节省:¥11.8 预定
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制作规格:
封面250克进口铜版纸,内芯70克高级双胶纸。
预计上市日期:1月31日
页数:480页
开本:787*1092 1/16
备注:含1CD
作者序 译 序 目 录 常见问题集 封底文字
作者序 ↑ top
1992年,我参加了第二届Microsoft Professional Developers Conference,当时,Win32 首次对大量观众展示。这是一个重大的事件,其中有许多蛊魅的新技术第一次亮相。观众不断地对展示的东西喝彩。当我看到这些新技术时,我身上Unix的那一部分说 "时候到了 ",而Windows 3.1的那一部分则是高呼 "哈利路亚 "。
五年过去了,好几版Windows NT问世了。我愈是深入此书,愈是了解1992年的那场盛宴之中我的了解是多么贫乏。我听过许多 "睿智 "的话,比如 "为MDI程序的每一个窗口准备一个线程 "之类,事实上根本是错误的。有些技术(诸如 overlapped I/O)很明显地被曲解了。 当我钻研此书时,我发现许多其他书籍和文章从头到尾描述了各式各样的Win32函数,却很少着墨在如何使用它们,或如何搭配其他函数使用。某些函数,例如 MsgWaitForMultipleObjects(),是Win32程序的运转中心,却几乎没有任何范例程序正确使用过它。在我所发现的文件给了我太多的挫败之后,我决定尽可能以实务导向的方式完成此书,如此一来,你就能看到那些Win32函数一起合作的情景。
这本书的读者群很广,Win16和Unix上的程序开发者欲转移到Win32,或是有经验的Win32程序开发者,都是我的对象。你会发现一些不曾看过的问答,例如 "为什么_beginthreadex()真的很重要 "等等。程序范例从基本层面到同步机制,到多线程COM和ISAPI应用程序,都有。
这是一本可以让你上手实验 "Win32线程 "的书。我描述了基础观念,如果你需要更理论性的知识,你还得多看点其他资料。线程的大部分问题都已经被Dijkstra和Courtois那样的人在25年前就解决掉了,他们的论文直到今天还适用。
如果你对那些只挑软柿子吃而故意忽略困难部分的书籍感到绝望,我希望本书能够让你绝地逢生。某些章节是经过了长时间的实验、多篇相关文章(来自杂志、期刊、Microsoft Knowledge Base)的阅读、众多源代码的剖析之后,萃炼而得。像 "线程与C runtime函数库以及MFC的关系 "这种主题,我保证你会从中获得许多闪亮的宝石。
许多程序员对于线程是既期待又怕受伤害。Unix的人嘲笑它,因为进程(process)看起来就已经不错了。Win16的人也嘲笑它,因为PeekMessage()也运作得很好嘛!我写这本书时首先认识的一个关键问题就是:如果有任何一个人在乎所谓的线程,他为的是什么?
如果你开发的是服务器(server)产品,你就应该对线程深深在乎,因为I/O completion ports使用它。I/O completion ports是唯一能够搭配Win32 sockets或named pipes完成高效率I/O的方法。请你 "跑 "到第6章看个明白(用 "走 "字显得太慢了)。
如果你开发的是Web产品,那么IIS(Internet Information Server)的扩充软件也是靠多线程DLLs完成的。这种技术的背景观念散布于整本书,而第16章则告诉你如何施行那些观念。
本书第一篇的程序是以C完成的,C++ 的分量很少。从第二篇开始我们就往C++ 移动了。一如我在第9章所说,C++ 是大势所趋,不论你是否使用MFC。如果你的C++ 根基不稳,我希望你特别注意一下第9章。
谁应该读这本书
凡是C/C++ 程序开发人员,并有Windows程序设计经验(不论是Win16或Win32),企图对线程、核心对象、overlapped I/O in Win32获得更坚实之认识者,本书就是针对你们而写的。本书谈的是 API 函数的使用、你会遭遇的问题,以及Windows架构对其用途的影响。
读过本书之后,你将有能力分析哪里是线程可以发挥效用的地方,哪里是你应该躲闪它们的地方。几乎整本书的重点都放在产生真正可用的程序上。神秘手法以及不安全的设计已经被我排除了。
Unix程序员将会发现,Win32和Unix之间有着基础观念上的差异。
本书架构
本书的第一篇-- "上路吧,线程 ",为你建立必要的基础,包括线程的启动和结束、核心对象、激发和未激发状态的意义、同步机制及其用途。有经验的 Win32 程序员或许可以跳过这一部分。不过第6章所讨论的主题(诸如 I/O completion ports),是非常重要的题目,而且总的来说,其文件非常贫乏。
本书的第二篇, "多线程程序设计的工具与策略 ",介绍C runtime函数库和MFC对线程的支持、如何在USER和GDI的限制之下施行多线程、如何产生一个DLL、如何对多线程程序调试。这一部分的许多信息来自于我们的研究和实际经验。
本书的第三篇, "真实世界中的多线程应用程序 ",谈论如何组织一个程序,使它有效支持多线程。本篇示范两个真实世界中的应用软件,第一个是个freethreaded OLE automation server,第二个是 ISAPI程序,是个IIS(Internet Information Server)扩充软件,示范如何和JET数据库交谈。
关于范例程序
整本书中我用了许多文本模式程序来示范观念。有些人不喜欢这种选择,但我相信一个50~100行的程序绝对比一个有着消息循环、资源文件、窗口函数……并且超过750行的Windows程序更能够集中读者的目光。读这本书你不会看到太多与用户界面相关的东西。我相信本书的范例程序以其目前的形态对你会比较有帮助。
面对这些范例程序,我使用了多方的错误检验。虽然这些检验导致程序代码看起来有些杂乱,但是错误检验对于生产一个真正的应用软件很重要,对于一本书也很重要。
相关阅读
有两样东西是任意时候你尝试写任意Win32程序时应该要准备的。第一样东西是Microsoft Developer Network。其光盘内含不可置信的巨量技术资料,包括Microsoft Knowledge Base、编译器和 Win32的完整手册,以及Microsoft Systems Journal。第二样东西是Jeffrey Richter的一本卓越书籍:Advanced Windows NT: The Developers Guide to the Win32 API for Windows NT 3.5 and Windows 95(Microsoft Press,1995)。虽然其中遗漏了某些 NT 3.51 的新东西,但其他方面非常有价值。
译注:Jeffrey的书已出至第3版,名为Advanced Windows Third Edition。它的小标题写着:for Windows 95 & Windows NT 4.0。
侯捷译序 ↑ top
thread就是 "线 "。台湾计算机术语采用 "绪 "这个译词, "绪 "就是 "线 "的雅称,multithread就是 "多绪 "。大陆计算机术语采用 "线程 "一词,multithread就是 "多线程 "。
Threads(线程)是比processes(进程)更小的执行单元,CPU的调度与时间分配皆以threads为对象。
计算机领域中早就存在threads的观念和技术,但是早期个人电脑操作系统(主要是DOS),别说multithread,连multitask, multiuser亦不可得。因此,从当时,乃至延伸至今,threads的概念和功能对许多非计算机专业科班出身者而言,属于一种 "崇高而难以亲近 "的位阶,对许多计算机专业科班出身者而言,却又只是 "操作系统 "这门课里高高在上的一个名词。
本书第一章第一句话值得玩味: "计算机工业界每有新的技术问世,人们总是不遗余力地去担忧它是不是够重要。公司行号虎视眈眈地注意其竞争对手,直到对方采用并宣扬这技术有多么重要,才开始急急赶上。不论这技术是不是真的很重要,每一个人都想尽办法让终端用户感觉真的很重要。终端用户终于真的觉得需要它了--即使他们完全不了解那是什么东西。 "
threads大约就是这么一种东西吧。OS/2、Windows NT、Windows 95这类 "新一代PC操作系统 "初上市时,便一再强调其抢先式多任务(preemptive multitasking)的多线程(multithreaded)环境。拜强势行销之赐,霎时间线头到处飞舞,高深的计算机术语在街巷里弄之间传播了开来,颇有点 "Neural Fuzzy "洗衣机的味道。
这倒也算是好事!
搞不清楚threads是什么,对终端用户而言或许没有关系,对技术人员可就不妙。Threads绝对可以缩短程序的执行时间吗?应该尽量多产生threads来帮助程序工作吗?任何种类的程序都可以获得multithreads的好处吗?错!错!错!似是而非的观念可能会把你的程序带往更坏(而非更好)的境界。
Threads不是新东西,但它借着 Windows 的庞大装机量初次广泛进入个人电脑世界,带给个人电脑巨大的冲击。产生threads毫无困难,要让它们分工容易,而要让它们合作,那可就得花相当多的心思。Threads不一定带来好处,运用不当的话,它会在执行效率上惩罚你。
Threads是 Win32 操作系统和 Win32 程序设计不可或缺的重要环节,每一本重量级Win32程序设计书籍都不会忽略这个题目(请参考附录B)。但是这些书多半仅以一章(甚至只是一节)来介绍这个题目。不够,真的不够,我们缺乏一本兼具理论并重实际的threads专著。《Multithreading Applications in Win32》的内容兼具理论和实际,轻薄短小的身形则在大部头书当道的今天让我们心情轻松。这是一本导入性书籍,在threads专著里算是比较容易入门的。但是你必须知道,threads不可能让你轻松学习!同步控制、多线程通讯、数据一致性……样样耗费你的心神,考验你专心致志的程度。读这本书,还请你武装一下自己的精神。
对于中译本,我有以下两点说明:
1. 译本内的程序实例直接取自书附光盘。如果与英文版书面代码稍有出入,恐怕是因为作者直接在实际程序上做了点小变动而未能及时反应到书面。如果出现这种差异,我会在程序代码列表之后以译注的方式告诉你。
2. 译本保留了相当多的原文技术术语,主要是考虑本书的潜在读者层。如果不采用原文术语,可能各位反而要倒译回去半看半猜,那么译本的价值就适得其反了。许多地方我不厌其烦地在中文术语后面加上原文术语,为的也是同样的原因。 3. Multithreading非常重要。当支持多处理器(multiprocessor)的操作系统逐渐普及时,具备多处理器的个人计算机也逐渐普及。我相信,多线程程序设计是每一位技术人员都必须面对的技术。即便现在,多线程能够提高多人、多任务程序的使用者接口(UI)反应度,同样也是高阶技术人员应该追求的目标。
目 录 ↑ top
函数索引(Function Index) 封面里
常见问答集(Frequently Asked Questions) vii
第一篇 上路吧,线程
第1章 为什么要 "千头万绪 " 3
一条曲折的路 4
与线程共枕 7
为什么最终用户也需要多线程多任务 8
Win32基础 10
Context Switching 14
Race Conditions(竞争条件) 16
Atomic Operations(原子操作) 19
线程之间如何通讯 22
好消息与坏消息 22
第2章 线程的第一次接触 25
产生一个线程 26
使用多个线程的结果 31
核心对象(Kernel Objects) 36
线程结束代码(Exit Code) 40
结束一个线程 45
错误处理 48
后台打印(Background Printing) 50
成功的秘诀 59
第3章 快跑与等待 61
看似闲暇却忙碌(Busy Waiting) 62
性能监视器(Performance Monitor) 66
等待一个线程的结束 72
叮咚:被激发的对象(Signaled Objects) 74
等待多个对象 77
在一个GUI程序中等待 85
提要 91
第4章 同步控制(Synchronization) 93
Critical Sections(关键区域、临界区域) 95
死锁(Deadlock) 102
哲学家进餐问题(The Dining Philosophers) 103
互斥器(Mutexes) 107
信号量(Semaphores) 115
事件(Event Objects) 120
从Worker线程中显示输出 124
Interlocked Variables 125
同步机制摘要 128
第5章 不要让线程成为脱缰野马 131
干净地终止一个线程 132
线程优先权(Thread Priority) 138
初始化一个线程 144
提要 146
第6章 Overlapped I/O,在你身后变戏法 149
Win32文件操作函数 151
被激发的File Handles 155
被激发的Event对象 159
异步过程调用(Asynchronous Procedure Calls,APCs) 163
对文件进行Overlapped I/O的缺点 171
I/O Completion Ports 172
对Sockets使用Overlapped I/O 182
提要 190
第二篇 多线程程序设计的工具与手法
第7章 数据一致性(Data Consistency) 195
认识volatile关键字 196
Referential Integrity 200
The Readers/Writers Lock 205
我需要锁定吗? 214
Lock Granularity(锁定粒度) 215
提要 216
第8章 使用C Run-time Library 219
什么是C Runtime Library多线程版本 220
选择一个多线程版本的C Runtime Library 221
以C Runtime Library启动线程 224
哪一个好:CreateThread()抑或 _beginthreadex()? 227
避免stdio.h 237
一个安全的多线程程序 240
结束进程(Process) 248
为什么你应该避免 _beginthread() 248
提要 251
第9章 使用C++ 253
处理有问题的 _beginthreadex()函数原型 253
以一个C++ 对象启动一个线程 256
建立比较安全的Critical Sections 265
建立比较安全的Locks 268
建立可互换(Interchangeable)的locks 270
异常情况(Exceptions)的处理 274
提要 274
第10章 MFC中的线程 277
在MFC中启动一个Worker线程 278
安全地使用AfxBeginThread()的传回值 282
在MFC中启动一个UI线程 288
与MFC对象共处 293
MFC的同步控制 296
MFC对于MsgWaitForMultipleObjects()的支持 300
提要 301
第11章 GDI与窗口管理 303
线程的消息队列 304
消息如何周游列国 306
GUI效率问题 311
以Worker线程完成多线程版MDI程序 311
多个上层窗口(Top Level Windows)如何是好? 313
线程之间的通讯 314
NT的影子线程(shadow thread) 316
关于 "Cancel "对话框 316
锁住GDI对象 319
提要 319
第12章 调试 321
使用Windows NT 322
有计划地对付错误 322
Bench Testing 323
线程对话框 324
运转记录(Logging) 325
内存记号(Memory Trails) 327
硬件调试寄存器(Hardware Debug Registers) 328
科学方法 330
提要 333
第13章 进程之间的通讯(Interprocess Communication) 335
以消息队列权充数据转运中心 336
使用共享内存(Shared Memory) 345
使用指针指向共享内存(Shared Memory) 354
较高层次的进程通讯(IPC) 362
提要 364
第14章 建造 DLLs 367
DLL的通告消息(Notifications) 369
通告消息(Notifications)的问题 375
DLL进入点的依序执行(Serialization)特性 378
MFC中的DLL通告消息(Notifications) 379
喂食给Worker线程 380
线程局部存储(Thread Local Storage,TLS) 384
_declspec(thread) 390
数据的一致性 392
提要 393
第三篇 真实世界中的多线程应用程序
第15章 规划一个应用程序 397
多线程的理由 398
要线程还是要进程? 403
多线程程序的架构 404
评估既有程序代码的适用性 406
对ODBC做规划 411
第三方的函数库(Third-Party Libraries) 413
提要 413
第16章 ISAPI 415
Web服务器及其工作原理 416
ISAPI 417
IS2ODBC范例程序 420
提要 427
第17章 OLE,ActiveX,COM 429
COM的线程模型(COM Threading Models) 431
AUTOINCR范例程序 437
提要 443
附录A MTVERIFY宏 445
附录B 更多的信息 451
常见问题集 ↑ top
FAQ 01:合作型(cooperative)多任务与抢先式(preemptive)多任务有何不同? 5
FAQ 02:我可以在Win32s中使用多个线程吗? 6
FAQ 03:线程和进程有何不同? 10
FAQ 04:线程在操作系统中携带多少 "行李 "? 11
FAQ 05:Context Switch是怎么发生的? 14
FAQ 06:为什么我应该调用CloseHandle()? 38
FAQ 07:为什么可以在不结束线程的情况下关闭其handle? 40
FAQ 08:如果线程还在运行而我的程序结束了,会怎样? 47
FAQ 09:什么是MTVERIFY? 48
FAQ 10:我如何得知一个核心对象是否处于激发状态? 74
FAQ 11:什么是一个被激发的对象? 75
FAQ 12: "激发 "对于不同的核心对象有什么不同的意义? 76
FAQ 13:我如何在主线程中等待一个handle? 85
FAQ 14:如果线程在critical sections中停很久,会怎样? 101
FAQ 15:如果线程在critical sections中结束,会怎样? 101
FAQ 16:我如何避免死锁? 103
FAQ 17:我能够等待一个以上的critical sections吗? 106
FAQ 18:谁才拥有semaphore? 118
FAQ 19:Event object有什么用途? 120
FAQ 20:如果我对着一个event对象调用PulseEvent()
并且没有线程正在等待,会怎样? 124
FAQ 21:什么是overlapped I/O? 150
FAQ 22:Overlapped I/O 在Windows 95上有什么限制? 150
FAQ 23:我能够以C runtime library使用overlapped I/O吗? 152
FAQ 24:Overlapped I/O总是异步地(asynchronously)执行吗? 158
FAQ 25:我应该如何为overlapped I/O产生一个event对象? 159
FAQ 26:ReadFileEx()和WriteFileEx()的优点是什么? 163
FAQ 27:一个I/O completion routine何时被调用? 163
FAQ 28:我如何把一个用户自定义数据传递给I/O completion routine? 165
FAQ 29:我如何把C++ 成员函数当做一个I/O completion routine? 170
FAQ 30:在一个高效率服务器(server)上我应该怎么进行I/O? 172
FAQ 31:为什么一个I/O completion ports是如此特殊? 175
FAQ 32:一个I/O completion port上应该安排多少个线程等待? 179
FAQ 33:为什么我不应该使用select()? 183
FAQ 34:volatile如何影响编译器的最优化操作? 198
FAQ 35:什么是Readers/Writers lock? 206
FAQ 36:一次应该锁住多少数据? 215
FAQ 37:我应该使用多线程版本的C run-time library吗? 220
FAQ 38:我如何选择一套适当的C run-time library? 221
FAQ 39:我如何使用 _beginthreadex()和 _endthreadex()? 224
FAQ 40:什么时候我应该使用 _beginthreadex()而非CreateThread()? 227
FAQ 41:我如何使用Console API取代stdio.h? 240
FAQ 42:为什么我不应该使用 _beginthread()? 248
FAQ 43:我如何以一个C++ 成员函数当做线程起始函数? 256
FAQ 44:我如何以一个成员函数当做线程起始函数? 261
FAQ 45:我如何能够阻止一个线程杀掉它自己? 282
FAQ 46:CWinApp和主线程之间有什么关系? 290
FAQ 47:我如何设定AfxBeginThread()中的pThreadClass参数? 293
FAQ 48:我如何对一个特定的线程调试? 324
FAQ 49:如果一个新的线程使用了我的DLL,我如何被告知? 370
FAQ 50:为什么我在写DLL时需要小心所谓的动态链接? 376
FAQ 51:为什么我在DllMain中启动一个线程时必须特别小心? 379
FAQ 52:我如何在DLL中设定一个thread local storage(TLS)? 389
FAQ 53:_declspec(thread)的限制是什么? 392
FAQ 54:我应该在什么时候使用多线程? 398
FAQ 55:我能够对既有程序代码进行多线程操作吗? 406
FAQ 56:我可以在我的数据库应用程序中使用多线程吗? 411
封底文字 ↑ top
使用线程,你可以产生高效率的服务器,建立Internet服务器扩充软件,获得多CPU系统的好处,建立精巧的COM/OLE对象,并改善程序的反应度。写出这样的软件,需要更多的理论基础,以及一本参考手册;需要广泛了解每一件事情如何彼此相称, 需要一份指南,告诉你什么可以正常运作,什么不能!通过Win32 API、Windows NT以及Windows 95都可以支持多线程程序设计,但是这个重要主题的信息却极稀有而不够详尽。在《Win32多线程程序设计》这本书中,Jim Beveridge和Robert Wiener告诉你什么时机、什么地点、什么方法可以使用多线程。本书主题包括:
● Internet开发范例,包括ISAPI和WinSock。
● 如何在服务器中使用线程和overlapped I/O。
● 如何在多线程环境中使用C runtime函数库和MFC。
● 以C和C++写成的各个范例程序。
● UNIX环境比较。让UNIX下的开发人员能转移到Win32。
◆作者 Jim Beveridge在操作系统的研究领域中已有15年之久,从多处理器数据库到microkernel操作系统的开发,都有经验。他于Rochoester Institute of Technology 获得计算机科学学士学位。他目前受聘为Turning Point Software 公司顾问。
◆作者 Robert Wiener从Carnegie Mellon University获得计算机工程学士学位。他有8年的Windows应用软件开发经验,目前他正把这些经验运用于Trellix公司的MFC和ActiveX相关专题。
◆译者 侯捷,获得台湾清华大学动力机械硕士学位,进入Windows操作系统和Windows程序设计领域有7年之久。他是海峡两岸著名的电脑技术自由作家,对于技术的钻研,有独特的品性和坚持。作品涵盖著、译、评三方面,散见于各种刊物、媒体、网站论坛,深受读者喜爱和尊敬。

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