Tại sao chuyển tham chiếu đến lớp Mutex không phải là thiết kế tốt?

Question

Từ đây: (!) Logic error in my defined Mutex class and the way I use it in producer consumer program - pthreads

theo cách bạn vượt qua xung quanh tham chiếu đến lớp mutex của bạn được rõ ràng chuốc lấy phiền, nó thách thức bất kỳ loại đóng gói.

Tại sao đây là sự cố? Tôi có nên đã vượt qua giá trị và sau đó viết các nhà xây dựng bản sao?

Những tác hại nào có thể thiếu sự đóng gói trong trường hợp này? Tôi nên gói gọn cái gì?

Ngoài ra, Why is passing references to the Mutex class not a good design?

Đi qua một tham chiếu đến khóa là một ý tưởng tồi - bạn không "sử dụng" khóa, bạn chỉ tiếp thu và sau đó bạn cho nó trở lại. Di chuyển nó xung quanh làm cho nó khó khăn để theo dõi việc bạn sử dụng tài nguyên (quan trọng). Việc chuyển một tham chiếu đến một biến mutex thay vì khóa có thể không quá tệ, nhưng nó vẫn làm cho nó khó khăn hơn để biết những phần nào của chương trình có thể bế tắc, do đó cái gì đó cần tránh.

Vui lòng giải thích bằng ngôn ngữ đơn giản với các ví dụ - tại sao truyền tham chiếu ý tưởng tồi?

Answer 1

Tôi muốn chia nhỏ câu hỏi này thành các câu hỏi riêng biệt: 1. Khi nào nó thích hợp để truyền bất kỳ đối tượng nào bằng cách tham chiếu? 2. Khi nào thích hợp để chia sẻ một mutex?

1. Cách bạn chuyển đối tượng làm đối số phản ánh cách bạn mong muốn chia sẻ toàn bộ thời gian tồn tại của đối tượng giữa người gọi và callee. Nếu bạn vượt qua tham chiếu, bạn phải giả sử rằng callee sẽ chỉ sử dụng đối tượng trong suốt thời gian của cuộc gọi hoặc, nếu tham chiếu được lưu trữ bởi callee, thời gian của callee ngắn hơn tham chiếu. Nếu giao dịch với các đối tượng được phân bổ động, có thể bạn đang sử dụng các con trỏ thông minh, trong đó có các con trỏ thông minh cho phép bạn giao tiếp rõ ràng hơn ý định của bạn (xem Herb Sutter's treatment của chủ đề này).

2. Nên tránh chia sẻ một mutex. Điều này đúng cho dù đi qua tham chiếu hay bất kỳ phương tiện nào khác. Bằng cách chia sẻ một mutex, một đối tượng cho phép chính nó bị ảnh hưởng nội bộ bởi một thực thể bên ngoài. Điều đó vi phạm đóng gói cơ bản và là lý do đủ. (Xem bất kỳ văn bản về lập trình hướng đối tượng cho các nhân đức của đóng gói). Một hậu quả thực sự trong việc chia sẻ mutex là khả năng bế tắc.

   Hãy ví dụ này đơn giản:

   • A sở hữu mutex
   • Một cổ phiếu mutex với B
   • B có được khóa trước khi chức năng kêu gọi Một
   • chức năng của một nỗ lực để có được những khóa
   • Deadlock ..

Từ quan điểm thiết kế, tại sao bạn muốn chia sẻ một mutex? Một mutex bảo vệ tài nguyên có thể được truy cập bởi nhiều luồng. Đó là mutex nên được ẩn (đóng gói) trong một lớp điều khiển tài nguyên đó. Một mutex chỉ là một cách mà lớp này có thể bảo vệ tài nguyên; một chi tiết triển khai của nó chỉ là lớp cần phải biết. Thay vào đó, hãy chia sẻ cá thể của lớp kiểm soát tài nguyên và cho phép nó đảm bảo an toàn luồng trong chính nó theo bất kỳ cách nào nó muốn.

Answer 2

Tôi nghĩ rằng nó trừu tượng xấu cũng như đóng gói không tốt. a mutex thường được xây dựng mặc định với các hàm tạo bản sao bị xóa, có nhiều đối tượng mutex tham chiếu đến cùng một đối tượng lôgic dễ bị lỗi, tức là nó có thể dẫn đến deadlocks và các điều kiện chủng tộc khác vì lập trình viên hoặc người đọc có thể giả định rằng chúng là các thực thể khác nhau.

Hơn nữa bằng cách chỉ định mutex nội bộ nào bạn đang sử dụng, bạn sẽ hiển thị chi tiết triển khai các chuỗi của bạn, do đó phá vỡ lớp trừu tượng của lớp Mutex. Nếu bạn đang sử dụng pthread_mutex_t thì rất có thể bạn sẽ sử dụng các chuỗi hạt nhân (pthreads).

Việc đóng gói cũng bị hỏng vì Mutex của bạn không phải là một thực thể được đóng gói duy nhất mà nằm rải rác thành một số tham chiếu (có thể đang lơ lửng).

Nếu bạn muốn để đóng gói một pthread_mutex_t vào một lớp học mà bạn sẽ làm điều đó như vậy

class Mutex { 
public: 
    void lock(); 
    void unlock(); 

    // Default and move constructors are good! 
    // You can store a mutex in STL containers with these 
    Mutex(); 
    Mutex(Mutex&&); 
    ~Mutex(); 

    // These can lead to deadlocks! 
    Mutex(const Mutex&) = delete; 
    Mutex& operator= (const Mutex&) = delete; 
    Mutex& operator= (Mutex&&) = delete; 

private: 
    pthread_mutex_t internal_mutex; 
}; 

đối tượng Mutex có nghĩa là để được chia sẻ trong một phạm vi chia sẻ công bố trong các tập tin thực hiện thay vì phải nó tuyên bố tại địa phương và được truyền xung quanh trong các hàm như một tham chiếu. Bạn sẽ lý tưởng chỉ vượt qua trong các đối số cho constructor thread mà bạn cần. Việc truyền tham chiếu đến các đối tượng được khai báo trong một phạm vi ở cùng một mức "" như hàm đang được đề cập (việc thực thi luồng trong trường hợp này) thường dẫn đến các lỗi trong mã. Điều gì sẽ xảy ra nếu phạm vi trong đó mutex được khai báo là không tồn tại nữa? Liệu destructor của mutex có làm mất hiệu lực hoạt động bên trong của mutex không? Điều gì sẽ xảy ra nếu mutex thực hiện theo cách của mình đến một mô-đun khác thông qua việc được truyền xung quanh và mô-đun đó bắt đầu chủ đề của riêng nó và nghĩ rằng mutex sẽ không bao giờ chặn, điều này có thể dẫn đến deadlocks khó chịu. Ngoài ra, một trường hợp bạn muốn sử dụng hàm tạo mutex di chuyển được nói trong một mẫu nhà máy mutex, nếu bạn muốn tạo một mutex mới, bạn sẽ thực hiện một cuộc gọi hàm và hàm đó sẽ trả về một mutex mà bạn sẽ làm sau đó thêm vào mất của bạn mutexes hoặc vượt qua để một sợi đó là yêu cầu nó thông qua một số loại dữ liệu được chia sẻ (danh sách nói trên sẽ là một ý tưởng tốt cho dữ liệu được chia sẻ này).Tuy nhiên, việc tạo mô hình nhà máy mutex như vậy có thể khá phức tạp vì bạn cần khóa quyền truy cập vào danh sách các mutex phổ biến. Nó sẽ là một điều thú vị để thử!

Nếu ý định của tác giả là tránh phạm vi toàn cầu thì hãy khai báo nó một lần trong tệp triển khai dưới dạng đối tượng tĩnh nên đủ trừu tượng.