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ACE同步策略实现（－）
时间：2004-05-18
在我们进行多线程编程时，经常考虑的一个问题，就是如何使你的代码线程安全。
为了实现线程安全，我们常常要实现多种版本的库 多线程，单线程。
这给我们的代码开发以及维护带来很多的问题。
为了能够简化同步操作方面的编程难度，在ACE中大量使用了Traits
什么是trait？传达由别的累或者算法在编译时用于确定策略的信息。
traits 是一种用于收集一组trait的途径。
traits和traits为C++提供了基于策略的类设计。
traits与Strategy模式的区别
traits 涉及的时一组类成员或方法的替换，它们可以在编译的时候通过C++参数化类型来静态绑定。
Strategy 提供的类行为改变是通过÷实现特点接口的虚方法来动态绑定的。
traits是一种类型驱动，依照具体的类型产生相应的模板类或者模板函数，通过模板参数实现
根据环境需要改变其行为方式，通过静态绑定来进一步提高效率。
在C++NPV1 P224中
给出了在Message_Queue类实现，包含的内容
－ Monitor Object 监控对象设计模式
－ Thread-Safe Interface 提供了线程安全的接口模式
－ Scoped Locking ACE_GUARD*实现了对同步锁封装机制
在C++NPV1 P225-p228 给出了有关Message_Queue的简化实现
对于C++中的模板大家都应该有所了解，Traits就是依赖与模板的显式特例化，
来实现特定类型信息的特例化。有关ACE_Guard的实现，通过ACE_Guard来实现局域锁的概念。
通过在类声明是指定锁类型就可以很方便实现进程，线程安全的消息队列
ACE_Message_Queue<ACE_MT_SYNCH> message_queue_;如果程序是单线程的话，
可以ACE_Message_Queue<ACE_NULL_SYNCH> message_queue_。
现在从ACE中的ACE_Task以及ACE_Message_Queue的源代码，会发现一些意思的参数
template <ACE_SYNCH_DECL>
class ACE_Task : public ACE_Task_Base
{
......
ACE_Message_Queue<ACE_SYNCH_USE> *msg_queue_;
}
#define ACE_SYNCH_DECL class ACE_SYNCH_MUTEX_T, class ACE_SYNCH_CONDITION_T
#define ACE_SYNCH_USE ACE_SYNCH_MUTEX_T, ACE_SYNCH_CONDITION_T
再分析一下ACE_Message_Queue的实现
template <ACE_SYNCH_DECL>
class ACE_Message_Queue : public ACE_Message_Queue_Base
{
//与锁相关的类定义，分别是 ACE_SYCH_DECL中定义的 互斥体和条件变量的内容
......
// = Synchronization primitives for controlling concurrent access.
/// Protect queue from concurrent access.
ACE_SYNCH_MUTEX_T lock;
/// Used to make threads sleep until the queue is no longer empty.
ACE_SYNCH_CONDITION_T not_empty_cond;
/// Used to make threads sleep until the queue is no longer full.
ACE_SYNCH_CONDITION_T not_full_cond;
}
ACE_MT_SYNCH 中的描述信息
#define ACE_MT_SYNCH ACE_Thread_Mutex, ACE_Condition_Thread_Mutex
class ACE_Export ACE_MT_SYNCH
{
public:
typedef ACE_Thread_Mutex MUTEX;
typedef ACE_Null_Mutex NULL_MUTEX;
typedef ACE_Process_Mutex PROCESS_MUTEX;
typedef ACE_Recursive_Thread_Mutex RECURSIVE_MUTEX;
typedef ACE_RW_Thread_Mutex RW_MUTEX;
typedef ACE_Condition_Thread_Mutex CONDITION;
typedef ACE_Condition_Recursive_Thread_Mutex RECURSIVE_CONDITION;
typedef ACE_Thread_Semaphore SEMAPHORE;
typedef ACE_Null_Semaphore NULL_SEMAPHORE;
};
这些是和多线程相关的一组traits
class ACE_Export ACE_NULL_SYNCH
{
public:
typedef ACE_Null_Mutex MUTEX;
typedef ACE_Null_Mutex NULL_MUTEX;
typedef ACE_Null_Mutex PROCESS_MUTEX;
typedef ACE_Null_Mutex RECURSIVE_MUTEX;
typedef ACE_Null_Mutex RW_MUTEX;
typedef ACE_Null_Condition CONDITION;
typedef ACE_Null_Condition RECURSIVE_CONDITION;
typedef ACE_Null_Semaphore SEMAPHORE;
typedef ACE_Null_Mutex NULL_SEMAPHORE;
};
为何使用这些线程模式
研究ACE_Message_Queue的实现可以得知，在进入需要保护相关的临界资源前，都有这么一句话，
ACE_GUARD_RETURN (ACE_SYNCH_MUTEX_T, ace_mon, this->lock, -1);
分析一下这个宏，目的是减轻系统的功能，增加
ACE_SYNCH_MUTEX_T 是前面提到的同步机制的Traits类集合
ace_mon ACE_Guard< ACE_SYNCH_MUTEX_T > ace_mon (this->lock_)
(由宏定义来进行实现 OBJ ACE_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);)
this->lock_ ACE_SYNCH_MUTEX_T lock_
(#define ACE_SYNCH_MUTEX_T _ACE_SYNCH_MUTEX_T ,使用了宏定义中的锁类)
ACE_GUARD_RETURN #define ACE_GUARD_RETURN(MUTEX, OBJ, LOCK, RETURN) ACE_GUARD_REACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, return RETURN)
以下是一组尝试死锁，并提供死锁恢复处理的宏,定义ACTION以及REACTION的操作
// Convenient macro for testing for deadlock, as well as for detecting
// when mutexes fail.
// 定义了完整的锁操作模型
#define ACE_GUARD_ACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, ACTION, REACTION)
ACE_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);
if (OBJ.locked () != 0) { ACTION; }
else { REACTION; }
// 简化参数后的宏定义
#define ACE_GUARD_REACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, REACTION)
ACE_GUARD_ACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, ;, REACTION)
#define ACE_GUARD(MUTEX, OBJ, LOCK)
ACE_GUARD_REACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, return)
#define ACE_GUARD_RETURN(MUTEX, OBJ, LOCK, RETURN)
ACE_GUARD_REACTION(MUTEX, OBJ, LOCK, return RETURN)
define ACE_WRITE_GUARD(MUTEX,OBJ,LOCK) \
ACE_Write_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);
if (OBJ.locked () == 0) return;
define ACE_WRITE_GUARD_RETURN(MUTEX,OBJ,LOCK,RETURN) \
ACE_Write_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);
if (OBJ.locked () == 0) return RETURN;
define ACE_READ_GUARD(MUTEX,OBJ,LOCK) \
ACE_Read_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);
if (OBJ.locked () == 0) return;
define ACE_READ_GUARD_RETURN(MUTEX,OBJ,LOCK,RETURN) \
ACE_Read_Guard< MUTEX > OBJ (LOCK);
if (OBJ.locked () == 0) return RETURN;
在ACE_Message_Queue的代码中，还有很多有意思的东东，例如有关条件变量的实现问题。
这部分的内容将在下一篇文章继续讨论。
jnn
发表于
2004-05-18 14:58
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评论
[traits与Strategy模式的区别]
依我之见，traits是strategy的一种实现，两者居于不同的层次。根据情况，strategy可以用traits，也可以用策略类来实现。
Merlin Ran
(
merlinran.blogone.net
) 发表于
2004-05-19 08:53
traits 策略的替换是在编译时确定的。
strategy是通过动态绑定实现的。
一个是静态替换，一个是动态绑定，差别还是很大的。
traits应该是templete模式的一种实现。
jnn
(
jnn.blogbus.com
) 发表于
2004-05-20 17:08
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