以线程安全的方式返回指针

Question

假设我有一个线程安全的物品集合（称之为ThingList），我想添加以下函数。

Thing * ThingList::findByName(string name)
{
  return &item[name]; // or something similar..
}

但是这样做，我已经将线程安全的责任委托给了调用代码，调用代码需要执行类似以下操作：

try 
{
  list.lock(); // NEEDED FOR THREAD SAFETY
  Thing *foo = list.findByName("wibble");
  foo->Bar = 123;
  list.unlock();  
}
catch (...) 
{
  list.unlock();
  throw;
} 

显然，RAII锁定/解锁对象可以简化/删除try/catch/unlock，但调用者仍然容易忘记。

我看了几个替代方案：

- 返回Thing的值，而不是指针 - 除非需要修改Thing，否则可以接受。 - 添加函数ThingList::setItemBar(string name, int value) - 可以接受，但这些 tend to proliferate。 - 返回类似指针的对象，在创建时锁定列表，在销毁时解锁。不确定这是否是好的实践...

处理这个问题的正确方法是什么？

- Roddy

Answer 1

没有一种“正确的方法”；它取决于您应用程序的需求。

如果可能的话，通过值返回东西，或者返回一个副本，让调用者可以随意处理。

上述方法的变体是返回可修改的副本，然后提供一种方法将修改后的对象原子地合并回列表中。类似这样：

Thing t = myThingList.getThing(key);
t.setFoo(f);
t.setBar(b);
myThingList.merge(t);     // ThingList atomically updates the appropriate element

然而，如果多个线程尝试更新同一对象，则可能会导致问题。

“指针对象”听起来很酷，但我怀疑当某些锁没有在某处释放时，它会导致难以找到的错误。

我会尝试将所有锁定/解锁代码保留在ThingList中，因此ThingList :: set ... 函数可能是我要做的。

- Kristopher Johnson

---

“合并”很好，但是有一个隐藏的假设，即Thing对象知道如何在列表中定位自己。你也可以将“key”传递给合并，但是这样就会出现合并已删除项的问题... - Roddy

Answer 2

存储并返回boost::shared_ptr s

在访问期间必须进行锁定，但在解锁后是安全的

- pm100

---

boost::shared_ptr对集合的线程安全性没有任何保护。 - Kristopher Johnson

这取决于你要处理的线程安全问题。访问集合时（读或写），必须进行锁定，但无论如何都必须这样做。通过返回 shared_ptr，您至少可以保证如果在您之后更改了集合，则仍然可以正常工作（假设集合也是 shared_ptr 的集合）。这是我在高度多线程服务器中一直使用的模型。 - pm100

我不知道shared_ptr是线程安全的，但仔细想想，它没有理由不是。我知道微软的COM使用InterlockedIncrement和InterlockedDecrement来实现非常轻量级的线程安全实现。 - Mark Ransom

a: "访问集合（读或写）时必须进行锁定，但无论如何都必须这样做" - 这正是我试图避免的。 b: "假设集合是shared_ptr的集合"。它不是 - 它是Thing对象的集合。 c: boost::shared_ptr并不比普通指针更安全 - 请参见http://www.boost.org/doc/libs/1_42_0/libs/smart_ptr/shared_ptr.htm#ThreadSafety。 - Roddy