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C++ Concurrency in Action 2ed 笔记：C++11/14/17/20 多线程，掌握操作系统原理，解锁并发编程技术

• C++11 引入了 Boost 线程库作为标准线程库，作者 Anthony Williams 为介绍其特性，于 2012 年出版了 C++ Concurrency in Action 一书，并顺应 C++17 于 2019 年 2 月出版了第二版。C++ Concurrency in Action 2ed 前五章介绍了线程支持库的基本用法，后六章从实践角度介绍了并发编程的设计**，相比第一版多介绍了一些 C++17 特性，如 std::scoped_lock、std::shared_mutex，并多出一章（第十章）介绍 C++17 标准库并行算法，此外个人会在相应处补充 C++20 相关特性，如 std::jthread、std::counting_semaphore、std::barrier、std::latch 等。阅读本书前可参考 Andrew S. Tanenbaum 的 Modern Operating Systems，预备操作系统的基础知识（进程与线程、死锁、内存管理、文件系统、I/O 等）。此为个人笔记，仅供参考，更详细内容见原书。

线程支持库

1. 线程管理（Managing thread）：<thread>
2. 线程间共享数据（Sharing data between thread）：<mutex>、<shared_mutex>
3. 同步并发操作（Synchronizing concurrent operation）：<condition_variable>、<semaphore>、<barrier>、<latch>、<future>、<chrono>、<ratio>
4. C++ 内存模型和基于原子类型的操作（The C++ memory model and operations on atomic type）：<atomic>

并发编程实践

5. 基于锁的并发数据结构的设计（Designing lock-based concurrent data structure）
6. 无锁并发数据结构的设计（Designing lock-free concurrent data structure）
7. 并发代码的设计（Designing concurrent code）
8. 高级线程管理（Advanced thread management）
9. 并行算法（Parallel algorithm）：<execution>
10. 多线程应用的测试与调试（Testing and debugging multithreaded application）

标准库相关头文件

头文件	说明
<thread>、<stop_token>	线程
<mutex>、<shared_mutex>	锁
<condition_variable>	条件变量
<semaphore>	信号量
<barrier>、<latch>	屏障
<future>	异步处理的结果
<chrono>	时钟
<ratio>	编译期有理数算数
<atomic>	原子类型和原子操作
<execution>	标准库算法执行策略

并发库对比

C++11 Thread

特性	API
thread	std::thread
mutex	std::mutex、std::lock_guard、std::unique_lock
condition variable	std::condition_variable、std::condition_variable_any
atomic	std::atomic、std::atomic_thread_fence
future	std::future、std::shared_future
interruption	无

Boost Thread

特性	API
thread	boost::thread
mutex	boost::mutex、boost::lock_guard、boost::unique_lock
condition variable	boost::condition_variable、boost::condition_variable_any
atomic	无
future	boost::future、boost::shared_future
interruption	thread::interrupt

POSIX Thread

特性	API
thread	pthread_create、pthread_detach、pthread_join
mutex	pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock
condition variable	pthread_cond_wait、pthread_cond_signal
atomic	无
future	无
interruption	pthread_cancel

Java Thread

特性	API
thread	java.lang.Thread
mutex	synchronized blocks
condition variable	java.lang.Object.wait、java.lang.Object.notify
atomic	volatile 变量、java.util.concurrent.atomic
future	java.util.concurrent.Future
interruption	java.lang.Thread.interrupt
线程安全的容器	java.util.concurrent 中的容器
线程池	java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor