Net framework 5, а также среды Visual Studio 2012 и C#

Стек пользовательского режима
(user-mode stack). Применяется для хранения 
передаваемых в методы локальных переменных и аргументов. Также он содержит 
адрес, показывающий, откуда начнет исполнение поток после того, как текущий 
метод возвратит управление. По умолчанию на каждый стек пользовательского 
режима Windows выделяет 1 Мбайт памяти (а точнее, резервирует 1 Мбайт па-
мяти и добавляет физическую память по мере необходимости при росте стека).
‰
Стек режима ядра
(kernel-mode stack). Используется, когда код приложения 
передает аргументы в функцию операционной системы, находящуюся в режиме 
ядра. Для безопасности Windows копирует все аргументы, передаваемые в ядро 
кодом в пользовательском режиме, из стека потока пользовательского режима 
в стек режима ядра. После копирования ядро проверяет значения аргументов. 
Так как код приложения не имеет доступа к стеку режима ядра, приложение не 
в состоянии изменить уже проверенные аргументы, и с ними начинает рабо-
тать код ядра операционной системы. Кроме того, ядро вызывает собственные 
методы и использует стек режима ядра для передачи локальных аргументов, 
а также для сохранения локальных переменных функции и обратного адреса. 
В 32-разрядной версии Windows стек режима ядра занимает 12 Кбайт, а в 64-раз-
рядной — 24 Кбайт.
‰
Уведомления о создании и завершении
потоков.
Политика Windows такова, 
что если в процессе создается поток, то для всех загруженных в этот процесс 
DLL-библиотек вызывается метод 
DllMain
и в него передается флаг 
DLL_THREAD_
ATTACH
. Соответственно, при завершении потока этому методу передается уже 
флаг 
DLL_THREAD_DETACH
. Получая уведомления об этих событиях, некоторые 
DLL-библиотеки выполняют специальные операции инициализации или 
очистки для каждого созданного/завершенного в процессе потока. К примеру, 
DLL-библиотека C-Runtime выделяет место под хранилище локальных состоя-

---

727
Ресурсоемкость.потоков
ний потока, необходимое для использования потоком функций из указанной 
библиотеки.
На заре развития Windows в процесс загружалось 5 или 6 библиотек, в то время 
как в наши дни некоторые процессы включают в себя несколько сотен библиотек. 
Скажем, в адресное пространство приложения Microsoft Visual Studio на моем 
компьютере загружено около 470 DLL-библиотек! Это означает, что созданный 
в данном приложении новый поток получит возможность приступить к своей 
работе только после вызова 470 функций из DLL. По завершении потока в Visual 
Studio все эти функции будут вызваны снова. Разумеется, это не может не влиять 
на производительность создания и завершения потоков в процессе
1
.
Теперь вы видите, каких затрат времени и памяти стоит создание потока, его 
поддержание в системе и завершение. Но на самом деле ситуация еще хуже из-за 
необходимости 
переключения контекста
(context switching). Компьютер с одним 
процессором может одновременно выполнять только что-то одно. Следовательно, 
операционная система должна распределять физический процессор между всеми 
своими потоками (логическими процессорами).
В произвольный момент времени Windows передает процессору на исполнение 
один поток. Этот поток исполняется в течение некоторого временного интервала, 
иногда называемого 
тактом
(quantum). После завершения этого интервала кон-
текст Windows переключается на другой поток. При этом обязательно происходит 
следующее:
1. Значения регистров процессора исполняющегося в данный момент потока со-
храняются в структуре контекста, которая располагается в ядре потока.
2. Из набора имеющихся потоков выделяется тот, которому будет передано управ-
ление. Если выбранный поток принадлежит другому процессу, Windows пере-
ключает для процессора виртуальное адресное пространство. Только после этого 
возможно выполнение какого-либо кода или доступ к каким-либо данным.
3. Значения из выбранной структуры контекста потока загружаются в регистры 
процессора.
После переключения контекста процессор исполняет выбранный поток, пока 
не истечет выделенное потоку время, после этого снова происходит переключение 
контекста. Windows делает это примерно каждые 30 мс. Никакого выигрыша в про-
изводительности или потреблении памяти переключение контекстов не дает. Оно 
1
Библиотеки для C# и большинства других управляемых языков программирования не 
имеют метода DllMain, поэтому управляемые DLL-библиотеки не получают уведомлений 
DLL_THREAD_ATTACH и DLL_THREAD_DETACH. Что же касается неуправляемых 
библиотек, то при помощи Win32-функции DisableThreadLibraryCalls они могут отключать 
режим получения уведомлений. К сожалению, многие разработчики неуправляемого кода 
не используют эту функцию просто потому, что не знают о ней.

---

728