第一章  為什么要“千頭萬緒”

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本章回答了如下幾個問題：

  ◆ 什么是多任務操作系統？多任務操作系統有哪些類型？它們有何區別？

  ◆ 為什么要使用多線程呢？為什么不使用多進程？線程、進程，它們到底是什么樣的東東？

  ◆ 多線程是如何實現的？線程是如何切換的？效率怎樣？

  ◆ 多線程設計是如此的誘人，難道什么代價也不用付出？怎樣才能很好地進行多線程設計呢？

合作型[cooperative]多任務和搶先式[preemptive]多任務有何不同？

兩者的最大區別是誰來把握CPU的分享。前者由程序員的“舉止良好”才可做到，后者則由操作系統決定，可以強迫應用程序把CPU分享給別人。

Microsoft Windows的前三個版本（1、2、3）屬于合作型多任務操作系統，Windows4.0（即Windows）95后均屬于強先式多任務操作系統。

 記住：一個永遠有反映的UI（User Interface）是很重要的。

 線程和進程有何不同？

從Win32的角度看，進程擁有內存和資源。資源則包括核心對象（如文件句柄和線程）、用戶資源（如對話框和字符串）、GDI資源（如Device Context和brushes）。

進程本身并不能夠執行，它只是提供一個安置內存和線程的地方。（進程就是一大堆對象的擁有權的集合。也就是說，進程可以擁有內存上下文、文件句柄、線程及一大串DLL模塊（被載入到這一進程地址空間中）。

進程和內存并沒有真正“做”什么事情。一旦CPU開始執行代碼，你就擁有了一個“線程”。在同一時間同一進程，你可以擁有一大把線程，執行同一段代碼。

 為什么不使用多個進程？

較之進程，線程輕便、價廉，啟動速度快，退出比較快，對系統資源的沖擊比較小。

如果使用多進程，最困難的問題是如何把窗口句柄交給另一個進程。在Win32中，句柄只在其誕生地（進程中）才有意義。這是一種安全警戒，避免某個進程有意無意地危及到另一個進程的資源。

為了分享窗口句柄，你必須明明白白地產生該句柄的一個副本，并且可以被其他進程使用。在一個多線程程序中，所有線程都可以使用這個窗口的句柄，因為句柄和線程生活在同一個進程中。

 如果兩個線程分屬不同的進程，那它們通常沒有辦法共享任何內存。不同進程間如果要通訊，唯有依賴特別的設計，使之擁有共享內存（shared memory）。

如果兩線程屬于同一進程，它們將共享所有的內存（包括全局變量、靜態變量）。

Context Switching及Context Switch效率

要切換不同的線程，操作系統應先切換該線程所隸屬之進程的內存，然后恢復該線程存放在CONTEXT結構中的寄存器值。此過程稱為context switch。

注：CONTEXT結構中保存了該線程上次被打斷時線程當時的狀態，也就是CPU內所有寄存器的內容。

當然，天下沒有免費的午餐，線程切換時都要繳點效率稅金。

對于單CPU而言，搶先式多任務使電腦看起來可以同時處理多個任務。但微觀上看，任一時刻，CPU只能做一件事。

多CPU的好處是，CPU越多，就有越多線程可以同時執行，不需要context switch，從而提高了系統效率。

 競爭條件（Race Conditions）和原子操作（Atomic Operations）

注意在多任務操作系統中，一條C指令一定可以安全執行完畢，而不在乎context switch是否發生。

 好消息與壞消息

使用線程并非沒有代價。采用多線程設計往往會加大程序設計的復雜性，必須做到小心精心安排，才能實現預期目標。

成功的秘訣是小心地規劃：誰要什么？何時要？怎么要？