第1章 概念和工具

1. 基础概念和术语

windows 应用编程接口(API ) 是针对windows 操作系统家族的用户模式系统编程接口。32位系统称为Win32 API ,64位系统被称为Win64 API. 本书中，术语Windows API 兼指windows的32位和64位的编程接口。

Windows API 分为以下一些大类：

基本服务，组件服务，用户界面服务，图形和多媒体服务，消息和协作，网络，Web 服务

服务、函数和例程

Windows API 函数 指window API 中已被文档化、可被调用的子例程，如CreateProcess，CreateFile 和GetMessage。

原生的系统服务（系统调用）指操作系统中未文档化、可在用户模式下调用的底层服务。

内核支持函数（或例程） 指位于windows操作系统内部且只能在内核模式下调用的子例程。

windows服务 指由windows服务控制管理器启动的进程。

DLL(动态链接库) 指一组可调用的子例程，合起来被链接成一个二进制文件，使用这些子例程的应用程序可以动态 地加载此二进制文件。

进程、线程和作业

进程是一个容器，其中包含了执行程序的特定实例时所用到的各种资源。

windows 进程由以下元素构成：

私有的虚拟地址空间、

可执行的程序，塔定义了初始的代码和数据，并且被映射到该进程的虚拟地址空间中

已打开句柄的列表，这些句柄被指向各种系统资源，比如信号量、通信端和文件

被称为访问令牌的安全环境，它标识了与该进程关联的用户、安全组、特权、UAC虚拟化状态、会话，以及有限的用户账户状态

被称为进程ID的唯一标识符

至少一个执行线程

线程是一个进程内部的实体，也是windows执行此进程时的调度实体。

线程包括以下最基本的部件：

一组代表处理器状态的CPU 寄存器中的内容

两个栈，一个用于线程在内核模式下直行时，一个用于线程在用户模式下执行时

一个被称为线程局部存储(TLS) 的私有存储区域，各个子系统、运行库和DLL 都会用到该存储区域

一个被称为线程ID的唯一标识符

线程的安全环境，或者令牌

易失的寄存器、栈和私有存储区域合起来被称为线程的环境(context).

纤程与用户模式调度器线程

因为将CPU的执行从一个线程切换到另一个线程，将不可避免地涉及内核调度器，所以，这可能是一个开销昂贵的操作，如果两个线程经常频繁的来回切换则尤其如此。windows实现了两种机制来降低这一开销：纤程和用户模式调度。

为了使用纤程，首先要调用windows的ConverThreadToFiber函数。之后，在转变得到的纤程中，通过调用CreateFiber 函数，又可以创建额外idea纤程。与线程不同的是，纤程不会自动执行，它必须由SwitchToFiber 函数手工选中，然后才能执行。新的纤程辉一直运行，直到退出，或者调用SwitchToFiber 再次选择运行另一个纤程。

UMS线程仅在64位windows上可用。

同一个进程内部的所有线程共享该进程的虚拟地址空间。

windows在进程模型上提供一个扩展，称为作业(job)。 作业对象的主要功能是，使一组进程被当作一个整体来管理和维护。通过作业对象，可以对特定的属性进行控制，也可以对一个进程，或者所有与作业相关联的进程进行限制。

虚拟内存

windows实现了一个基于平面(线性)地址空间的虚拟内存系统，使每个进程感觉自己独立拥有一个很大的私有地址空间。

内核模式和用户模式

为了避免用户应用程序访问和/或修改关键的操作系统数据，windows使用了两种处理器访问模式：用户模式和内核模式。