书籍摘要

《C++ Concurrency in Action, Second Edition》是由Anthony Williams撰写的一本深入探讨C++并发编程的权威书籍。本书在C++11标准引入并发编程支持后出版，全面覆盖了C++并发编程的各个方面，从基础的线程管理到高级的并发数据结构设计，是C++开发者学习和掌握并发编程的重要参考书籍。

作者简介

Anthony Williams是一位资深的C++开发者、顾问和培训师，拥有超过20年的C++开发经验。他是BSI C++标准小组的活跃成员，参与了C++11标准中线程库的提案和设计工作，对C++并发编程有着深刻的理解和丰富的实践经验。

内容概述

本书共分为11章，内容层次分明，涵盖了从基础到高级的并发编程技术。

第1章：并发编程的入门

介绍了并发编程的基本概念，包括并发与并行的区别、使用并发的原因（如分离关注点和提升性能）以及C++并发编程的历史背景。通过一个简单的“Hello, Concurrent World”程序，展示了C++并发编程的基本框架。

第2章：线程管理

详细介绍了如何使用std::thread创建和管理线程，包括线程的启动、等待、分离以及线程函数的参数传递。还讨论了如何在运行时动态选择线程数量，以及如何通过std::thread::hardware_concurrency()获取硬件支持的并发级别。

第3章：线程间共享数据

探讨了线程间共享数据时可能遇到的问题，如竞态条件，并介绍了如何使用互斥锁（std::mutex）保护共享数据。强调了在设计线程安全接口时需要注意的细节，以避免潜在的并发问题。

第4章：同步并发操作

介绍了条件变量、std::future和std::promise等同步机制，用于在不同线程之间协调操作。还讨论了如何使用这些机制实现线程安全的队列和其他并发数据结构。

第5章：C++内存模型与原子操作

深入讲解了C++内存模型的基础知识，包括对象、内存位置以及原子操作的原理。介绍了标准原子类型（如std::atomic<bool>和std::atomic<int>）的使用方法，以及如何通过原子操作实现线程间的同步。

第6章：基于锁的并发数据结构设计

展示了如何设计线程安全的并发数据结构，如线程安全的栈和队列。讨论了锁的粒度选择以及如何避免死锁等并发问题。

第7章：无锁并发数据结构设计

介绍了无锁编程的概念和优势，包括无锁数据结构的类型（如锁自由和无等待数据结构）以及如何避免ABA问题。通过具体的例子，展示了无锁栈和队列的实现方法。

第8章：并发代码设计

讨论了如何设计并发代码，包括任务划分、性能影响因素（如数据争用和缓存一致性问题）以及如何设计多线程性能优化的数据结构。

第9章：高级线程管理

涵盖了线程池的实现和使用，以及如何中断线程。介绍了线程池的工作原理和如何通过工作窃取提高线程池的效率。

第10章：并行算法

介绍了C++17中新增的并行算法，包括执行策略（如std::execution::parallel_policy）以及如何使用这些算法实现高效的并行计算。

第11章：多线程应用的测试与调试

讨论了并发编程中常见的错误类型（如死锁和竞态条件），以及如何通过代码审查、测试和调试技术发现和解决这些问题。

适用人群

本书适合所有从事C++开发的程序员，尤其是那些需要使用并发编程来提升程序性能或改善用户体验的开发者。无论是初学者还是有经验的开发者，都能从本书中获得宝贵的指导和参考。

总结

《C++ Concurrency in Action, Second Edition》是一本全面、深入且实用的C++并发编程指南。它不仅涵盖了C++11标准引入的并发编程基础，还深入探讨了高级并发编程技术和最佳实践。通过丰富的示例和详细的解释，本书帮助读者深入理解并发编程的复杂性，并提供了实用的解决方案。对于任何希望在C++中实现高效并发编程的开发者来说，这本书都是不可或缺的。