目錄
第1章 你好，C++並發世界 1
1.1 什麼是並發 2
1.1.1 計算機係統中的並發 2
1.1.2 並發的途徑 3
1.2 為什麼使用並發 5
1.2.1 為瞭劃分關注點而使用並發 5
1.2.2 為瞭性能而使用並發 6
1.2.3 什麼時候不使用並發 7
1.3 在C++中使用並發和多綫程 8
1.3.1 C++多綫程曆程 8
1.3.2 新標準中的並發支持 9
1.3.3 C++綫程庫的效率 9
1.3.4 平颱相關的工具 10
1.4 開始入門 11
1.5 小結 12
第2章 管理綫程 13
2.1 基本綫程管理 13
2.1.1 啓動綫程 14
2.1.2 等待綫程完成 16
2.1.3 在異常環境下的等待 17
2.1.4 在後颱運行綫程 19
2.2 傳遞參數給綫程函數 20
2.3 轉移綫程的所有權 23
2.4 在運行時選擇綫程數量 26
2.5 標識綫程 28
2.6 小結 29
第3章 在綫程間共享數據 31
3.1 綫程之間共享數據的問題 32
3.1.1 競爭條件 33
3.1.2 避免有問題的競爭條件 34
3.2 用互斥元保護共享數據 35
3.2.1 使用C++中的互斥元 35
3.2.2 為保護共享數據精心組織代碼 36
3.2.3 發現接口中固有的競爭條件 38
3.2.4 死鎖：問題和解決方案 44
3.2.5 避免死鎖的進一步指南 46
3.2.6 用std::unique_lock靈活鎖定 51
3.2.7 在作用域之間轉移鎖的所有權 52
3.2.8 鎖定在恰當的粒度 54
3.3 用於共享數據保護的替代工具 56
3.3.1 在初始化時保護共享數據 56
3.3.2 保護很少更新的數據結構 59
3.3.3 遞歸鎖 61
3.4 小結 62
第4章 同步並發操作 63
4.1 等待事件或其他條件 63
4.1.1 用條件變量等待條件 65
4.1.2 使用條件變量建立一個綫程安全隊列 67
4.2 使用future等待一次性事件 71
4.2.1 從後颱任務中返迴值 72
4.2.2 將任務與future相關聯 74
4.2.3 生成(std::)promise 77
4.2.4 為future保存異常 79
4.2.5 等待自多個綫程 80
4.3 有時間限製的等待 82
4.3.1 時鍾 83
4.3.2 時間段 84
4.3.3 時間點 85
4.3.4 接受超時的函數 86
4.4 使用操作同步來簡化代碼 88
4.4.1 帶有future的函數式編程 88
4.4.2 具有消息傳遞的同步操作 92
4.5 小結 96
第5章 C++內存模型和原子類型上操作 97
5.1 內存模型基礎 98
5.1.1 對象和內存位置 98
5.1.2 對象、內存位置以及並發 99
5.1.3 修改順序 100
5.2 C++中的原子操作及類型 100
5.2.1 標準原子類型 101
5.2.2 std::atomic_flag上的操作 103
5.2.3 基於std::atomicbool的操作 105
5.2.4 std::atomicT*上的操作：指針算術運算 107
5.2.5 標準原子整型的操作 108
5.2.6 std::atomic初級類模闆 109
5.2.7 原子操作的自由函數 111
5.3 同步操作和強製順序 112
5.3.1 synchronizes-with關係 114
5.3.2 happens-before關係 114
5.3.3 原子操作的內存順序 116
5.3.4 釋放序列和synchronizes-with 133
5.3.5 屏障 135
5.3.6 用原子操作排序非原子操作 137
5.4 小結 138
第6章 設計基於鎖的並發數據結構 140
6.1 為並發設計的含義是什麼 141
6.2 基於鎖的並發數據結構 142
6.2.1 使用鎖的綫程安全棧 142
6.2.2 使用鎖和條件變量的綫程安全隊列 145
6.2.3 使用細粒度鎖和條件變量的綫程安全隊列 149
6.3 設計更復雜的基於鎖的數據結構 160
6.3.1 編寫一個使用鎖的綫程安全查找錶 160
6.3.2 編寫一個使用鎖的綫程安全鏈錶 165
6.4 小結 169
第7章 設計無鎖的並發數據結構 170
7.1 定義和結果 171
7.1.1 非阻塞數據結構的類型 171
7.1.2 無鎖數據結構 172
7.1.3 無等待的數據結構 172
7.1.4 無鎖數據結構的優點與缺點 172
7.2 無鎖數據結構的例子 173
7.2.1 編寫不用鎖的綫程安全棧 174
7.2.2 停止惱人的泄漏：在無鎖數據結構中管理內存 178
7.2.3 用風險指針檢測不能被迴收的結點 182
7.2.4 使用引用計數檢測結點 189
7.2.5 將內存模型應用至無鎖棧 194
7.2.6 編寫不用鎖的綫程安全隊列 198
7.3 編寫無鎖數據結構的準則 209
7.3.1 準則：使用std::memory_order_seq_cst作為原型 210
7.3.2 準則：使用無鎖內存迴收模式 210
7.3.3 準則：當心ABA問題 210
7.3.4 準則：識彆忙於等待的循環以及輔助其他綫程 211
7.4 小結 211
第8章 設計並發代碼 213
8.1 在綫程間劃分工作的技術 214
8.1.1 處理開始前在綫程間劃分數據 214
8.1.2 遞歸地劃分數據 215
8.1.3 以任務類型劃分工作 219
8.2 影響並發代碼性能的因素 222
8.2.1 有多少個處理器 222
8.2.2 數據競爭和乒乓緩存 223
8.2.3 假共享 225
8.2.4 數據應該多緊密 225
8.2.5 過度訂閱和過多的任務切換 226
8.3 為多綫程性能設計數據結構 226
8.3.1 為復雜操作劃分數組元素 227
8.3.2 其他數據結構中的數據訪問方式 228
8.4 為並發設計時的額外考慮 230
8.4.1 並行算法中的異常安全 230
8.4.2 可擴展性和阿姆達爾定律 237
8.4.3 用多綫程隱藏延遲 238
8.4.4 用並發提高響應性 239
8.5 在實踐中設計並發代碼 241
8.5.1 std::for_each的並行實現 241
8.5.2 std::find的並行實現 243
8.5.3 std::partial_sum的並行實現 248
8.6 總結 256
第9章 高級綫程管理 258
9.1 綫程池 259
9.1.1 最簡單的綫程池 259
9.1.2 等待提交給綫程池的任務 261
9.1.3 等待其他任務的任務 265
9.1.4 避免工作隊列上的競爭 267
9.1.5 工作竊取 269
9.2 中斷綫程 273
9.2.1 啓動和中斷另一個綫程 274
9.2.2 檢測一個綫程是否被中斷 275
9.2.3 中斷等待條件變量 276
9.2.4 中斷在std::condition_variable_ any上的等待 279
9.2.5 中斷其他阻塞調用 281
9.2.6 處理中斷 281
9.2.7 在應用退齣時中斷後颱任務 282
9.3 總結 284
第10章 多綫程應用的測試與調試 285
10.1 並發相關錯誤的類型 285
10.1.1 不必要的阻塞 286
10.1.2 競爭條件 286
10.2 定位並發相關的錯誤的技巧 288
10.2.1 審閱代碼以定位潛在的錯誤 288
10.2.2 通過測試定位並發相關的錯誤 290
10.2.3 可測試性設計 291
10.2.4 多綫程測試技術 292
10.2.5 構建多綫程的測試代碼 295
10.2.6 測試多綫程代碼的性能 297
10.3 總結 298
附錄A 附錄A C++11部分
語言特性簡明
參考 299
附錄B 並發類庫
· · · · · · (收起)