Visual C++优化对大型数据集合的并发访问

核心提示：Timer 类（参见图 2）用于对示例程序测试运行进行计时，它同样是一个极为简单的类，Visual C++优化对大型数据集合的并发访问(3)，甚至比 Exception 还要简单，它完全是内联的，这非常方便，因为在真正的多线程应用程序中，因此它只有一个头文件，Timer 在其构造函数中调用 Win32 API GetS

Timer 类（参见图 2）用于对示例程序测试运行进行计时。它同样是一个极为简单的类，甚至比 Exception 还要简单。它完全是内联的，因此它只有一个头文件。Timer 在其构造函数中调用 Win32 API GetSystemTimeAsFileTime 以获取开始时间，然后再次在 stop 方法中调用它来获取结束时间。getXxx 方法将二者之间的差值转换为多种容易感知的单位。

Figure 3 CritSec Class

class CritSec
{
public:
　　CritSec();
　　~CritSec()
　　　　{ DeleteCriticalSection(&m_critSec); }
　　void acquire()
　　　　{ EnterCriticalSection(&m_critSec); }
　　bool tryAcquire()　 // use only on Windows NT or Windows 2000
　　　　{ return !!TryEnterCriticalSection(&m_critSec); }
　　void release()
　　　　{ LeaveCriticalSection(&m_critSec); }
private:
　　enum { k_spinCount = 3000ul };
　　CRITICAL_SECTION m_critSec;
};
template<class T>
class LockKeeper
{
public:
　　LockKeeper(T& t) : m_t(t) { m_t.acquire(); }
　　~LockKeeper() { m_t.release(); }
private:
　　T& m_t;
};

图 3

CritSec 类包装了一个临界区（参见图 3）。首先，有些人发现该类是如此简单，以至于他们不相信它有用。然而，第一印象可能是靠不住的。该类之所以重要，有以下三个原因。首先，它使临界区成为面向对象的，从而使其在 C++ 程序中看起来非常合适。这是非常有用的，因为现代 C++ 使用与 C 极为不同的编程风格，因此直接使用 C 函数会强迫程序员频繁改变编程风格，从而导致代码难于阅读和维护。关于这一点，没有比围绕线程同步对象进行的错误处理更为明显的了。CritSec 将 Win32 API 错误转换为异常（使用 Exception 类），从而产生了干净得多的代码。

其次，CritSec（与不久将讨论的 LockKeeper 结合）使临界区具有异常安全性。换句话说，您必须确保在引发异常后，没有任何临界区处于锁定状态。这对于在从错误状态中恢复时避免死锁是非常重要的。

第三，通过在类中包装临界区，您可以使其独立于平台。跨平台的实现超出了本文的范围，但是可以用 Unix 上的 POSIX 线程 API 实现这一相同的 CritSec 类接口。

LockKeeper 模板类（同样参见图 3）与 CritSec 结合使用。我通常不是直接调用 acquire 和 release 方法，而是在堆栈上实例化一个 LockKeeper 实例。构造函数为我调用 acquire 方法，而当 LockKeeper 离开作用域时，析构函数将自动调用 release 方法。这可以消除一个代码行，但更为重要的是，它确保了在锁被占有时引发的异常能够在该异常传播到 LockKeeper 实例的作用域以外时，自动释放该锁。

注意，因为 LockKeeper 是一个模板，所以可以在任何其 acquire 和 release 方法不带参数的类上使用它。这非常方便，因为在真正的多线程应用程序中，将会有许多个这样的类 — Mutex、Semaphore 以及其他类（您不久就将看到）。

Figure 4 Thread Class Definition

class Thread
{
public:
　　Thread();
　　virtual ~Thread();
　　virtual void start();
　　virtual bool wait(unsigned long timeout = INFINITE);
　　unsigned long getId() const
　　　　{ return m_id; }
　　HANDLE getHandle() const
　　　　{ return m_h; }
protected:
　　virtual void run() = 0;
private:
　　static unsigned __stdcall entryPoint(void* pArg);
　　unsigned long　 m_id;
　　HANDLE　　　　　m_h;
};

图 4