Системное программирование в среде Windows

В своем рассмотрении мы намеренно ограничились случаем Windows API. Вместе с тем, Microsoft предоставляет дополнительные средства доступа к таким объектам ядра, как потоки. Так, класс ThreadPool, доступный в C++, С# и других языках программирования, позволяет создавать пулы потоков и очереди задач потоков (для этого служит метод QueueUserWorkItem класса ThreadPool).

Кроме того, Microsoft реализует службу Microsoft Message Queuing (MSMQ), которая предоставляет услуги по передаче сообщений между сетевыми системами. Приведенный в данной главе пример должен был продемонстрировать вам, насколько полезными могут быть универсальные системы очередизации сообщений. MSMQ документирована на Web-сайте компании Microsoft.

Резюме

Разработка многопоточных программ значительно упрощается, если используются хорошо себя зарекомендовавшие, известные модели и методы программирования. В этой главе была продемонстрирована полезность модели переменных условий и решен ряд сравнительно сложных, но важных проблем программирования. АРС позволяют одному потоку посылать сигналы другому и вызывать в нем выполнение определенных действий, что позволяет отменять выполнение потоков таким образом, чтобы все потоки в системе имели возможность корректно завершиться.

Сложность синхронизации и управления потоками объясняется тем, что существует множество путей решения одной и той же задачи, и при выборе метода следует учитывать его сложность и характер влияния, которое он может оказать на производительность. Чтобы проиллюстрировать все многообразие доступных возможностей, пример трехступенчатого конвейера был реализован несколькими отличными друг от друга способами.

Тщательное продумывание проекта и путей его реализации является предпочтительным способом улучшения качества программы. Возложение чрезмерных надежд на результаты тестирования и отладку без того, чтобы уделить должное внимания деталям, может привести к возникновению серьезных проблем, обнаружить и устранить которые будет очень трудно.

В следующих главах

В главе 11 показано, как организовать взаимодействие между процессами и потоками, выполняющимися внутри этих процессов, используя именованные каналы (named pipes) и почтовые ящики (mailslots) Windows. В качестве основного примера выбрана клиент-серверная система, в которой для обслуживания запросов клиентов используется пул рабочих потоков. В главе 12 эта же система реализуется с привлечением гнезд Windows Sockets, что делает ее пригодной для использования стандартных протоколов. В обновленной клиент-серверной системе применяются безопасные библиотеки DLL с многопоточной поддержкой, а сервер использует внутрипроцессный сервер (in-process server) на основе DLL.

Дополнительная литература

Источником большей части информации и советов по программированию, приведенных в конце настоящей главы, послужила книга [6]. Из нее же было взято в переработанном виде и решение на базе объекта барьера, использованное в программах 10.1 и 10.2.

В статье Дугласа Шмидта (Douglas Schmidt) и Ирфана Пьярали (Irfan Pyarali) "Strategies for Implementing POSIX Condition Variables in Win32" ("Стратегии реализации переменных условий POSIX в Win32") (доступна по адресу http:// www.es.wustl.edu/~schmidt/win32-cv-1.html), обсуждается ограниченность событий Win32 (Windows) и эмуляция переменных условий, а также дан глубокий анализ и оценка нескольких подходов. Вместе с тем, этот материал был написан еще до появления функции SignalObjectAndWait, и поэтому большое внимание в статье уделяется тому, как избежать потери сигналов. Чтение этой статьи позволит вам по достоинству оценить возможности новых функций. В другой статье тех же авторов (http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/win32-cv-2.html) рассматривается создание объектно-ориентированных оболочек вокруг объектов синхронизации Windows, позволяющих добиться независимости интерфейса синхронизации от платформы. Основанная на работе Шмидта и Пьярали реализация, в которой используются потоки Pthreads, доступна по адресу http://sources.redhat.com/pthreads-win32/.

Упражнения

10.1. Переработайте программу 10.1, исключив из нее функцию SignalObjectAndWait; для тестирования полученного результата воспользуйтесь Windows 9х.

10.2. Модифицируйте программу evenpc (программа 8.2), использовав модель переменных условий и обеспечив возможность существования нескольких потребителей. События какого типа потребуются в данном случае?

10.3. Измените логику работы программы 10.2 таким образом, чтобы объект события переходил в сигнальное состояние только один раз.

10.4. Замените мьютекс в объекте очереди, который используется в программе 10.2, объектом CS. Какое влияние это изменение оказывает на производительность и пропускную способность программы? Решение находится на Web-сайте книги, а соответствующие экспериментальные данные приведены в приложении В.