2014年马上就到了，借此文感谢各位同学一直以来对并发编程网的支持和厚爱，祝大家新年快乐，并在新的一年里事事马到成功！在新的一年里如果您对并发编程网有什么要求，请只管在本文的回复里告诉我们。

至此新春之际，并发网和人民邮电出版社将在2014年向大家推送《C++ Concurrency in Action》中文版的样章，该书即将登场，而并发编程网让大家先睹为快！本文是第一篇，主要是包含本书的内容介绍，目录和译者介绍。喜欢的话请猛点赞。

内容介绍

本书是一本基于C++11新标准的并发和多线程编程深度指南。从std::thread、std::mutex、std::future和std::async等基础类的使用，到内存模型和原子操作、基于锁和无锁数据结构的构建，再扩展到并行算法、线程管理，最后还介绍了多线程代码的测试工作。本书的附录部分还对C++11新语言特性中与多线程相关的项目进行了简要的介绍，并提供了C++11线程库的完整参考。

本书适合于需要深入了解C++多线程开发的读者，以及使用C++进行各类软件开发的开发人员、测试人员。对于使用第三方线程库的读者，也可以从本书后面的章节中了解到相关的指引和技巧。同时，本书还可以作为C++11线程库的参考工具书。

第1章 你好，C++的并发世界… 1

1.1 什么是并发… 1

1.1.1 计算机系统的并发… 1

1.1.2 并发的方法… 3

1.2 为什么使用并发… 4

1.2.1 因划分重点而使用并发… 5

1.2.2 为了提高性能而使用并发… 5

1.2.3 什么时候不使用并发… 6

1.3 在C++中使用并发和多线程… 7

1.3.1 多线程在C++中的发展历程… 7

1.3.2 新标准对于并发的支持… 8

1.3.3 C++线程库的效率… 8

1.3.4 平台相关的工具… 9

1.4 开始入门… 9

1.4.1 你好，并发世界… 9

1.5 小结… 10

第2章 线程管理… 13

2.1 基本线程管理… 13

2.1.1 启动线程… 13

2.1.2 等待线程完成… 16

2.1.3 在异常环境下的等待… 16

2.1.4 后台运行线程… 18

2.2 传递参数给线程函数… 19

2.3 转让线程的所有权… 21

2.4 在运行时选择线程数… 24

2.5 标识线程… 26

2.6 小结… 28

第3章 在线程间共享数据… 29

3.1 线程之间共享数据的问题… 29

3.1.1 竞争条件… 31

3.1.2 避免有问题的竞争条件… 31

3.2 用互斥元保护共享数据… 32

3.2.1 使用C++中的互斥元… 32

3.2.2 用于保护共享数据的结构化代码… 33

3.2.3 暴露接口中固有的竞争条件… 35

3.2.4 死锁：问题和解决方案… 41

3.2.5 避免死锁的进一步指导… 42

3.2.6 使用std::unique_lock灵活锁定… 47

3.2.7 在作用域之间转移锁的所有权… 48

3.2.8 锁定在适当的粒度… 49

3.3 用于共享数据保护的替代工具… 51

3.3.1 在初始化过程中保护共享数据… 51

3.3.2 保护很少更新的数据结构… 54

3.3.3 递归锁… 56

3.4 小结… 56

第4章 同步并发操作… 59

4.1 等待一个事件或其他条件… 59

4.1.1 使用条件变量的等待条件… 60

4.1.2 使用条件变量建立一个线程安全队列… 62

4.2 使用future来等待一次性事件… 67

4.2.1 从后台任务中返回值… 67

4.2.2 将任务与future相关联… 69

4.2.3 创建(std::)promise. 72

4.2.4 为future保存异常… 73

4.2.5 来自多个线程的等待… 75

4.3 在时间限制内等待… 77

4.3.1 时钟… 77

4.3.2 持续时间… 78

4.3.3 时间点… 79

4.3.4 接受超时的函数… 80

4.4 使用操作同步简化代码… 82

4.4.1 带有future的函数式编程… 82

4.4.2 具有消息传递的同步操作… 85

4.5 小结… 89

第5章 C++内存模型和原子类型上操作… 91

5.1 内存模型基础知识… 91

5.1.1 对象和内存位置… 91

5.1.2 对象，内存位置以及并发… 92

5.1.3 修改指令… 93

5.2 C++中的原子操作及类型… 93

5.2.1 标准原子类型… 94

5.2.2 std::atomic_flag运算… 96

5.2.3 基于std::atomic<bool>的操作… 97

5.2.4 std::atomic<T*>的操作：指针算术运算… 99

5.2.5 标准原子整数类型的操作… 100

5.2.6 std::atomic<>主要类模板… 101

5.2.7 原子操作的自由函数… 102

5.3 同步操作和执行排序… 103

5.3.1 synchronizes-with关系… 105

5.3.2 happens-before关系… 106

5.3.3 原子操作的内存排序… 107

5.3.4 释放序列和synchronize-with. 122

5.3.5 栅栏… 124

5.3.6 使用原子来排序非原子操作… 126

5.4 小结… 128

第6章 设计基于锁的并发数据结构… 129

6.1 为并发性而设计的含义是什么？… 129

6.1.1 为并发性设计数据结构的准则… 130

6.2 基于锁的并发数据结构… 131

6.2.1 使用锁的线程安全栈… 131

6.2.2 使用锁和条件变量的线程安全队列… 133

6.2.3 使用细粒度锁和条件变量的线程安全队列… 137

6.3 设计更为复杂的基于锁的数据结构… 148

6.3.1 编写一个使用锁的线程安全查找表… 148

6.3.2 编写一个使用锁的线程安全链表… 153

6.4 小结… 157

第7章 设计无锁的并发数据结构… 159

7.1 定义和结果… 159

7.1.1 无阻塞数据结构类型… 159

7.1.2 无锁的数据结构… 160

7.1.3 无等待数据结构… 160

7.1.4 无锁数据结构的有利和不利方面… 161

7.2 无锁数据结构的例子… 162

7.2.1 设计不使用锁的线程安全栈… 162

7.2.2 停止这些讨厌的泄漏：在无锁数据结构中管理内存… 166

7.2.3 用风险指针来检查哪些结点不能被回收… 170

7.2.4 使用引用计数侦测结点… 177

7.2.5 在无锁栈上应用内存模型… 181

7.2.6 写一个无锁的线程安全队列… 185

7.3 编写无锁数据结构的准则… 197

7.3.1 准则：使用std::memory_order_seq_cst做原型设计… 197

7.3.2 准则：使用无锁内存回收利用策略… 197

7.3.3 准则：当心ABA问题… 198

7.3.4 准则：识别忙则等待的循环以及帮助别的线程… 198

7.4 小结… 198

第8章 设计并行代码… 201

8.1 线程间划分工作的方法… 201

8.1.1 处理开始前在线程间划分数据… 202

8.1.2 递归地划分数据… 203

8.1.3 通过任务类型划分数据… 206

8.2 影响并发程序性能的因素… 208

8.2.1 有多少个处理器… 208

8.2.2 数据竞争和缓存的乒乓效应… 209

8.2.3 伪共享… 211

8.2.4 数据应该多紧密？… 211

8.2.5 过度订阅和过多的任务切换… 212

8.3 为多线程性能设计数据结构… 212

8.3.1 为复杂操作划分数组元素… 212

8.3.2 其它数据结构中的数据读取方式… 214

8.4 设计并发性时需要考虑的别的方面… 215

8.4.1 并行算法中的异常安全… 215

8.4.2 可扩展性和阿姆达尔定律… 222

8.4.3 用多线程隐藏等待时间… 223

8.4.4 提高并发的响应性… 223

8.5 在实际中设计并发代码… 225

8.5.1 std::for_each的并行实现… 226

8.5.2 std::find的并行实现… 228

8.5.3 std::partial_sum的并行实现… 232

8.6 总结… 241

第9章 高级线程管理… 243

9.1 线程池… 243

9.1.1 最简单的线程池实现… 244

9.1.2 等待任务的完成… 246

9.1.3 等待其他任务完成的任务… 249

9.1.4 避免工作队列的竞争… 252

9.1.5 任务偷取… 253

9.2 中断线程… 258

9.2.1 启动和中断另外一个线程… 258

9.2.2 检测一个线程是否被中断… 260

9.2.3 中断一个条件变量等待… 260

9.2.4 中断一个std::condition_variable_any变量… 263

9.2.5 中断其他阻塞调用… 265

9.2.6 处理中断… 266

9.2.7 在应用中中断后台任务… 266

9.3 总结… 268

第10章 多线程应用的测试和调试… 269

10.1 与并发相关的错误类型… 269

10.1.1 不必要的阻塞… 269

10.2 定位并发相关的错误的测试和调试技巧… 271

10.2.1 检阅代码定位潜在错误… 271

10.2.2 通过测试定位并行相关的错误… 272

10.2.3 易测性设计… 274

10.2.4 多线程测试技术… 275

10.2.5 构建多线程的测试代码… 277

10.2.6 测试多线程代码的性能… 279

10.3 总结… 280

附录A C++11部分语言特性简明参考… 281

A.1 右值引用… 281

A.1.1 移动语义… 282

A.1.2 右值引用与函数模版… 284

A.2 deleted函数… 284

A.3 defaulted函数… 286

A.4 constexpr函数… 289

A.4.1 constexpr与用户定义类型… 290

A.4.2 constexpr对象… 293

A.4.3 constexpr函数要求… 293

A.4.4 constexpr与模板… 294

A.5 lambda函数… 294

A.5.1 引用局部变量的lambda函数… 296

A.6 可变参数模板… 298

A.6.1 展开参数包… 299

A.7 自动推断变量的类型… 301

A.8 线程局部变量… 302

A.9 小结… 303

附录B 并发类库简要对比… 305

附录C 消息传递框架与完整的ATM示例… 307

附录D C++线程类库参考… 326

D.1 <chrono>头文件… 326

D.1.1 std::chrono::duration类模板… 326

D.1.2 std::chrono::time_point类模板… 336

D.1.3 std::chrono::system_clock类… 339

D.1.4 std::chrono::steady_clock类… 341

D.1.5 std::chrono::high_resolution_clock typedef 342

D.2 <condition_variable>头文件… 343

D.2.1 std::condition_variable类… 343

D.2.2 std::condition_variable_any类… 351

D.3 <atomic>头文件… 359

D.3.1 std::atomic_xxx typedef 361

D.3.2 ATOMIC_xxx_LOCK_FREE宏… 361

D.3.3 ATOMIC_VAR_INIT宏… 362

D.3.4 std::memory_order枚举… 362

D.3.5 std::atomic_thread_fence函数… 363

D.3.6 std::atomic_signal_fence函数… 363

D.3.7 std::atomic_flag类… 364

D.3.8 std::atomic类模板… 367

D.3.9 std::atomic模板的特化… 378

D.3.10 std::atomic<integral-type>特化… 379

D.3.11 std::atomic<T*>偏特化… 392

D.4 <future>头文件… 398

D.4.1 std::future类模板… 399

D.4.2 std::shared_future类模板… 405

D.4.3 std::packaged_task类模板… 410

D.4.4 std::promise类模板… 416

D.4.5 std::async函数模板… 422

D.5 <mutex>头文件… 423

D.5.1 std::mutex类… 424

D.5.2 std::recursive_mutex类… 426

D.5.3 std::timed_mutex类… 429

D.5.4 std::recursive_timed_mutex类… 433

D.5.5 std::lock_guard类模板… 438

D.5.6 std::unique_lock类模板… 439

D.5.7 std::lock函数模板… 450

D.5.8 std::try_lock函数模板… 450

D.5.9 std::once_flag类… 451

D.5.10 std::call_once函数模板… 451

D.6 <ratio>头文件… 452

D.6.1 std::ratio类模板… 453

D.6.2 std::ratio_add模板别名… 454

D.6.3 std::ratio_subtract模板别名… 455

D.6.4 std::ratio_multiply模板别名… 455

D.6.5 std::ratio_divide模板别名… 456

D.6.6 std::ratio_equal类模板… 456

D.6.7 std::ratio_not_equal类模板… 457

D.6.8 std::ratio_less类模板… 457

D.6.9 std::ratio_greater类模板… 458

D.6.10 std::ratio_less_equal类模板… 458

D.6.11 std::ratio_greater_equal类模板… 459

D.7 <thread>头文件… 459

D.7.1 std::thread类… 459

D.7.2 this_thread命名空间… 469

资源… 471

印刷资源… 471

在线资源… 471

译者简介

• 周全，软件工程师，毕业于中国科学技术大学信息学院，现任职于中国人民银行合肥中心支行科技处。从事.NET开发多年，有较为丰富的系统集成和运维经验，对虚拟化也有较深入的研究。可以通过email: spadeq@live.com与他联系。
• 宋真真，网络工程师，2008年毕业于合肥工业大学计算机与信息学院，现任职于中国人民银行合肥中心支行科技处，参与软件开发、项目管理等工作，爱好数据库、编程等研究。可以通过email: hfut_szz@sina.com与她联系。
• 梁娟娟，2010年毕业于中国科学技术大学信息技术学院，现就职于中国人民银行合肥中心支行。
•  许敏，软件工程师，2005年获得软件测试工程师证书。现任职于中国人民银行合肥中心支行科技处，负责项目管理工作。可以通过Email: xu_min@sina.com与她联系。