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c++ - 这是使用 C++ 锁定容器的可接受方法吗?

coder 2024-02-07 原文

我需要(在 C++ 中)实现一个线程安全的容器,以便只有一个线程能够从容器中添加或删除项目。我之前通过在线程之间共享互斥量来完成这种事情。这会导致大量互斥对象散落在我的代码中,使事情变得非常困惑且难以维护。

我想知道是否有更简洁、更面向对象的方法来做到这一点。我想到了以下围绕容器的简单类包装器(半伪 C++ 代码)

 class LockedList {
    private:
        std::list<MyClass> m_List;

    public:
        MutexObject Mutex;
 };

这样可以通过以下方式进行锁定

 LockedList lockableList;     //create instance
 lockableList.Mutex.Lock();    // Lock object

 ... // search and add or remove items

 lockableList.Mutex.Unlock();   // Unlock object

所以我的问题实际上是问,从设计的角度来看,这是否是一个好的方法?我知道从设计的角度来看,允许公众访问成员是不受欢迎的,上面的设计是否有任何严重的缺陷。如果是这样,是否有更好的方法来实现线程安全的容器对象?

我已经阅读了很多关于设计和 C++ 的书籍,但关于多线程编程和多线程软件设计的文献似乎确实很少。

如果以上是解决问题的糟糕方法,我有任何人可以提出改进它的方法,或者向我指出一些信息,这些信息解释了将类设计为线程安全的好方法???非常感谢。

最佳答案

我宁愿设计一个锁定互斥锁并返回一个线程可以使用的对象的资源所有者。一旦线程完成并停止使用该对象,资源就会自动返回给它的所有者并释放锁。

template<typename Resource>
class ResourceOwner
{
      Lock         lock; 
      Resource     resource;

      public:
         ResourceHolder<Resource>  getExclusiveAccess()
         {
              // Let the ResourceHolder lock and unlock the lock
              // So while a thread holds a copy of this object only it
              // can access the resource. Once the thread releases all
              // copies then the lock is released allowing another
              // thread to call getExclusiveAccess().
              //
              // Make it behave like a form of smart pointer
              //    1) So you can pass it around.
              //    2) So all properties of the resource are provided via ->
              //    3) So the lock is automatically released when the thread
              //       releases the object.

              return ResourceHolder<Resource>(lock, resource);
         }
};

资源持有者(没有深思熟虑,所以可以改进)

template<typename Resource>
class ResourceHolder<
{
    // Use a shared_ptr to hold the scopped lock
    // When first created will lock the lock. When the shared_ptr
    // destroyes the scopped lock (after all copies are gone)
    // this will unlock the lock thus allowding other to use
    // getExclusiveAccess() on the owner
    std::shared_ptr<scopped_lock>    locker;
    Resource&                        resource;   // local reference on the resource.

    public:
        ResourceHolder(Lock& lock, Resource& r)
            : locker(new scopped_lock(lock))
            , resource(r)
        {}

        // Access to the resource via the -> operator
        // Thus allowing you to use all normal functionality of 
        // the resource.
        Resource* operator->() {return &resource;}
};

现在一个可锁定列表是:

ResourceOwner<list<int>>  lockedList;

void threadedCode()
{
    ResourceHolder<list<int>>  list = lockedList.getExclusiveAccess();

    list->push_back(1);
}
// When list goes out of scope here. 
// It is destroyed and the the member locker will unlock `lock`
// in its destructor thus allowing the next thread to call getExclusiveAccess()

关于c++ - 这是使用 C++ 锁定容器的可接受方法吗?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/11762724/

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