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多线程类库的设计与实现 引言 很多书都会告诉你那些概念是什么，然而只有很少的书会告诉你具体该怎么做。对于很多人来说，包括我，有时候掌握“该怎么做”要比了解“那是什么”要难得多。一方面，名词解释很少会出错，而且做起来很轻松，而要具体执行的话就立刻涉及到价值观和方法论的问题，这些都比较难于统一，容易引起异议。另一方面，就我个人经验而言，很多人只会解释“那是什么”，而根本不懂“该怎么做”。 所以，我们打算逆流而上，基本上不去说“那是什么”，除非有相当的必要。中心内容是着手“该怎么做”。 这个实践系列可以说是笔者积累的一些心得，当然，不可避免的要涉及到个人的价值观和方法论问题，不可避免的会产生异议。不过那又怎样呢，难道这个世界就不允许有异议吗。实际上，我个人并不排斥异议，相反的，我倒认为没有异议的氛围要么是可怕的，要么是病态的。 目标：用C++设计一个简单、实用、便于移植的线程类 先说第一条，简单，这里指模型简单，机制简单。 我们都知道线程是现代操作系统的基本概念之一，当然定义有很多种了，我们这里随便列一个: (A thread is) A sequence of instructions which may execute in parallel with other threads. 这个定义是从Wiki上拷过来的，中文直译就是：（线程）是可以和其他线程并行执行的指令序列。这个定义是递归的，一般来说递归定义用来定义比较基本的概念，因为很难再往下分割了。 为了明确起见，我们再为上面的定义加一些限制，让它成为下面的样子： 1.线程是若干计算机指令序列的集合； 2.线程可以和其他线程并行执行； 3.属于同一个进程的若干个线程可以共享地址空间。 第3条又带出另一个概念“进程”，这里就不再解释了。 很多操作系统中有所谓线程的同步通信和异步通信机制。我们只使用同步通信机制。这么做有两个好处，一是可以使我们的线程模型尽量简单，二是可以回避操作系统相关性，因为同步机制比较简单，大多数操作系统的实现相互都很类似，而异步通信机制差别就很大了。 我们再来说实用。 这里的实用是指实用主义，亦即为了减少成本（编码量）、提高效益（开发速度）而舍弃一些“本来应该有”的特性。比如说，我们不打算设计多层次的类，也不打算设计抽象类，而只打算设计一个可以简单使用的线程类。相反的，很多线程库，包括ZThread，将线程模型抽象分化，封装到多个层次的类里面。我们不是说这样的方针不好，这里只是想强调我们的方针是实用主义。 最后一条是关于移植性。 我们希望这个线程类可以不加修改就应用于Windows 32位系统和支持Posix Thread线程的Linux/Unix系统。 其他。 接下来我们来看看开发环境。我们要考虑同时支持Win32和Linux系统。Windows上使用Microsoft ? Visual C++ 2005 Express，因这个软件包具有免费的许可协议，不需要花钱。Linux上使用g++(gcc)3.4.4，更高的版本应该也没有问题，使用这个版本是为了和某些cygwin版本兼容。当然，GNU流都是免费的。 背景：C++与多线程 这个系列的主要内容是介绍怎样用C++语言设计与实现一个多线程类库。尽管多线程在现代主流操作系统中早已不是什么新鲜概念，多线程设计与开发也已经成为软件开发的流行模式，但是目前为止，C++语言规范本身并没有明确支持多线程程序设计。根据目前必威体育精装版的C++语言标准《ISO/IEC 14882:2003 Programming Language C++》，通篇只有一个地方出现thread这个字眼： When an exception is thrown, control is transferred to the nearest handler with a matching type (15.3); “nearest” means the handler for which the compound-statement, ctor-initializer, or function-body following the try keyword was most recently entered by the thread of control and not yet exited. （笔者译文：当一个异常被抛出时，（程序）控制被转交到最近的具有匹配类型的异常控制块。“最近”是指距离关键字try最近的并且与该控制同属一个尚未退出的线程的，一个复合代码断，或者构造函数的初始化符（即构造函数的成员初始化列表），或者一个函数体。） 这是标准中唯一一次提到线程这个概念，意思大致是