45822 (665166), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Листинг 12. Простой пример, не подверженный самоблокировке.
| // Нить №1 void Proc1() { m_lockObject.Lock(); CComPtr pObject(m_pObject); // вызов pObject->AddRef(); m_lockObject.Unlock(); if (pObject) pObject->SomeMethod(); } // Нить №2 void Proc2(IObject *pNewObject) { m_lockObject.Lock(); m_pObject = pNewobject; m_lockObject.Unlock(); } |
Доступ к объекту по-прежнему синхронизован, но вызов SomeMethod(); происходит вне критической секции. Победа? Почти. Осталась одна маленькая деталь. Давайте посмотрим, что происходит в Proc2():
| void Proc2(IObject *pNewObject) { m_lockObject.Lock(); if (m_pObject.p) m_pObject.p->Release(); m_pObject.p = pNewobject; if (m_pObject.p) m_pObject.p->AddRef(); m_lockObject.Unlock(); } |
Очевидно, что вызовы m_pObject.p->AddRef(); и m_pObject.p->Release(); происходят внутри критической секции. И если вызов метода AddRef(), как правило, безвреден, то вызов метода Release() может оказаться последним вызовом Release(), и объект самоуничтожится. В методе FinalRelease() объекта №2 может быть все что угодно, например, освобождение объектов, живущих в других подразделениях. А это опять приведет к переключению ниток и может вызвать самоблокировку объекта №1 по уже известному сценарию. Придется воспользоваться той же техникой, что и в методе Proc1():
Листинг 13
| // Нить №2 void Proc2(IObject *pNewObject) { CComPtr pPrevObject; m_lockObject.Lock(); pPrevObject.Attach(m_pObject.Detach()); m_pObject = pNewobject; m_lockObject.Unlock(); // pPrevObject.Release(); } |
Теперь потенциально последний вызов IObject2::Release() будет осуществлен после выхода из критической секции. А присвоение нового значения по-прежнему синхронизовано с вызовом IObject2::SomeMethod() из нити №1.
Способы обнаружения ошибок
Сначала стоит обратить внимание на "официальный" способ обнаружения блокировок. Если бы кроме ::EnterCriticalSection() и ::TryEnterCtiticalSection() существовал еще и ::EnterCriticalSectionWithTimeout(), то достаточно было бы просто указать какое-нибудь резонное значение для интервала ожидания, например, 30 секунд. Если критическая секция не освободилась в течение указанного времени, то с очень большой вероятностью она не освободится никогда. Имеет смысл подключить отладчик и посмотреть, что же творится в соседних нитях. Но увы. Никаких ::EnterCriticalSectionWithTimeout() в Win32 не предусмотрено. Вместо этого есть поле CriticalSectionDefaultTimeout в структуре IMAGE_LOAD_CONFIG_DIRECTORY32, которое всегда равно нулю и, судя по всему, не используется. Зато используется ключ в реестре "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\CriticalSectionTimeout", который по умолчанию равен 30 суткам, и по истечению этого времени в системный лог попадает строка "RTL: Enter Critical Section Timeout (2 minutes)\nRTL: Pid.Tid XXXX.YYYY, owner tid ZZZZ\nRTL: Re-Waiting\n". К тому же это верно только для систем WindowsNT/2k/XP и только с CheckedBuild. У вас установлен CheckedBuild? Нет? А зря. Вы теряете исключительную возможность увидеть эту замечательную строку.
Ну, а какие у нас альтернативы? Да, пожалуй, только одна. Не использовать API для работы с критическими секциями. Вместо них написать свои собственные. Пусть даже не такие обточенные напильником, как в Windows NT. Не страшно. Нам это понадобится только в debug-конфигурациях. В release'ах мы будем продолжать использовать оригинальный API от Майкрософт. Для этого напишем несколько функций, полностью совместимых по типам и количеству аргументов с "настоящим" API, и добавим #define, как у MFC, для переопределения оператора new в debug-конфигурациях.
Листинг 14. Собственная реализация критических секций.
| #if defined(_DEBUG) && !defined(_NO_DEADLOCK_TRACE) #define DEADLOCK_TIMEOUT 30000 #define CS_DEBUG 1 // Создаем на лету событие для операций ожидания, // но никогда его не освобождаем. Так удобней для отладки static inline HANDLE _CriticalSectionGetEvent(LPCRITICAL_SECTION pcs) { HANDLE ret = pcs->LockSemaphore; if (!ret) { HANDLE sem = ::CreateEvent(NULL, false, false, NULL); ATLASSERT(sem); if (!(ret = (HANDLE)::InterlockedCompareExchangePointer( &pcs->LockSemaphore, sem, NULL))) ret = sem; else ::CloseHandle(sem); // Кто-то успел раньше } return ret; } // Ждем, пока критическая секция не освободится либо время ожидания // будет превышено static inline VOID _WaitForCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { HANDLE sem = _CriticalSectionGetEvent(pcs); DWORD dwWait; do { dwWait = ::WaitForSingleObject(sem, DEADLOCK_TIMEOUT); if (WAIT_TIMEOUT == dwWait) { ATLTRACE("Critical section timeout (%u msec):" " tid 0x%04X owner tid 0x%04X\n", DEADLOCK_TIMEOUT, ::GetCurrentThreadId(), pcs->OwningThread); } }while(WAIT_TIMEOUT == dwWait); ATLASSERT(WAIT_OBJECT_0 == dwWait); } // Выставляем событие в активное состояние static inline VOID _UnWaitCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { HANDLE sem = _CriticalSectionGetEvent(pcs); BOOL b = ::SetEvent(sem); ATLASSERT(b); } // Заполучаем критическую секцию в свое пользование inline VOID EnterCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { if (::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount)) { // LockCount стал больше нуля. // Проверяем идентификатор нити if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) { // Нить та же самая. Критическая секция наша. pcs->RecursionCount++; return; } // Критическая секция занята другой нитью. // Придется подождать _WaitForCriticalSectionDbg(pcs); } // Либо критическая секция была "свободна", // либо мы дождались. Сохраняем идентификатор текущей нити. pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); pcs->RecursionCount = 1; } // Заполучаем критическую секцию, если она никем не занята inline BOOL TryEnterCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { if (-1L == ::InterlockedCompareExchange(&pcs->LockCount, 0, -1)) { // Это первое обращение к критической секции pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); pcs->RecursionCount = 1; } else if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) { // Это не первое обращение, но из той же нити ::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount); pcs->RecursionCount++; } else return FALSE; // Критическая секция занята другой нитью return TRUE; } // Освобождаем критическую секцию inline VOID LeaveCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { // Проверяем, чтобы идентификатор текущей нити совпадал // с идентификатором нити-владельца. // Если это не так, скорее всего мы имеем дело с ошибкой ATLASSERT(pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()); if (--pcs->RecursionCount) { // Не последний вызов из этой нити. // Уменьшаем значение поля LockCount ::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount); } else { // Последний вызов. Нужно "разбудить" какую-либо // из ожидающих ниток, если таковые имеются ATLASSERT(NULL != pcs->OwningThread); pcs->OwningThread = NULL; if (::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount) >= 0) { // Имеется, как минимум, одна ожидающая нить _UnWaitCriticalSectionDbg(pcs); } } } // Удостоверяемся, что ::EnterCriticalSection() была вызвана // до вызова этого метода inline BOOL CheckCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION pcs) { return pcs->LockCount >= 0 && pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); } // Переопределяем все функции для работы с критическими секциями. // Определение класса CLock должно быть после этих строк #define EnterCriticalSection EnterCriticalSectionDbg #define TryEnterCriticalSection TryEnterCriticalSectionDbg #define LeaveCriticalSection LeaveCriticalSectionDbg #endif |
Ну и заодно добавим еще один метод в наш класс Clock (листинг 15).
Листинг 15. Класс CLock с новым методом.
| class CLock { friend class CScopeLock; CRITICAL_SECTION m_CS; public: void Init() { ::InitializeCriticalSection(&m_CS); } void Term() { ::DeleteCriticalSection(&m_CS); } void Lock() { ::EnterCriticalSection(&m_CS); } BOOL TryLock() { return ::TryEnterCriticalSection(&m_CS); } void Unlock() { ::LeaveCriticalSection(&m_CS); } BOOL Check() { return CheckCriticalSection(&m_CS); } }; |
Использовать метод Check() в release-конфигурациях не стоит, возможно, что в будущем, в какой-нибудь Windows64, структура RTL_CRITICAL_SECTION изменится, и результат такой проверки будет не определен. Так что ему самое место "жить" внутри всяческих ASSERT'ов.
Итак, что мы имеем? Мы имеем проверку на лишний вызов ::LeaveCriticalSection() и ту же трассировку для блокировок. Не так уж много. Особенно если трассировка о блокировке имеет место, а вот нить, забывшая освободить критическую секцию, давно завершилась. Как быть? Вернее, что бы еще придумать, чтобы ошибку проще было выявить? Как минимум, прикрутить сюда __LINE__ и __FILE__, константы, соответствующие текущей строке и имени файла на момент компиляции этого метода.
| VOID EnterCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs , int nLine = __LINE__, azFile = __FILE__); |
Компилируем, запускаем... Результат удивительный. Хотя правильный. Компилятор честно подставил номер строки и имя файла, соответствующие началу нашей EnterCriticalSectionDbg(). Так что придется попотеть немного больше. __LINE__ и __FILE__ нужно вставить в #define'ы, тогда мы получим действительные номер строки и имя исходного файла. Теперь вопрос, куда же сохранить эти параметры для дальнейшего использования? Причем хочется оставить за собой возможность вызова стандартных функций API наряду с нашими собственными? На помощь приходит C++: просто создадим свою структуру, унаследовав ее от RTL_CRITICAL_SECTION (листинг 16).
Листинг 16. Реализация критических секций с сохранением строки и имени файла.
| #if defined(_DEBUG) && !defined(_NO_DEADLOCK_TRACE) #define DEADLOCK_TIMEOUT 30000 #define CS_DEBUG 2 // Наша структура взамен CRITICAL_SECTION struct CRITICAL_SECTION_DBG : public CRITICAL_SECTION { // Добавочные поля int m_nLine; LPCSTR m_azFile; }; typedef struct CRITICAL_SECTION_DBG *LPCRITICAL_SECTION_DBG; // Создаем на лету событие для операций ожидания, // но никогда его не освобождаем. Так удобней для отладки. static inline HANDLE _CriticalSectionGetEvent(LPCRITICAL_SECTION pcs) { HANDLE ret = pcs->LockSemaphore; if (!ret) { HANDLE sem = ::CreateEvent(NULL, false, false, NULL); ATLASSERT(sem); if (!(ret = (HANDLE)::InterlockedCompareExchangePointer( &pcs->LockSemaphore, sem, NULL))) ret = sem; else ::CloseHandle(sem); // Кто-то успел раньше } return ret; } // Ждем, пока критическая секция не освободится либо время ожидания // будет превышено static inline VOID _WaitForCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs , int nLine, LPCSTR azFile) { HANDLE sem = _CriticalSectionGetEvent(pcs); DWORD dwWait; do { dwWait = ::WaitForSingleObject(sem, DEADLOCK_TIMEOUT); if (WAIT_TIMEOUT == dwWait) { ATLTRACE("Critical section timeout (%u msec):" " tid 0x%04X owner tid 0x%04X\n" "Owner lock from %hs line %u, waiter %hs line %u\n" , DEADLOCK_TIMEOUT , ::GetCurrentThreadId(), pcs->OwningThread , pcs->m_azFile, pcs->m_nLine, azFile, nLine); } }while(WAIT_TIMEOUT == dwWait); ATLASSERT(WAIT_OBJECT_0 == dwWait); } // Выставляем событие в активное состояние static inline VOID _UnWaitCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION pcs) { HANDLE sem = _CriticalSectionGetEvent(pcs); BOOL b = ::SetEvent(sem); ATLASSERT(b); } // Инициализируем критическую секцию. inline VOID InitializeCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs) { // Пусть система заполнит свои поля InitializeCriticalSection(pcs); // Заполняем наши поля pcs->m_nLine = 0; pcs->m_azFile = NULL; } // Освобождаем ресурсы, занимаемые критической секцией inline VOID DeleteCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs) { // Проверяем, чтобы не было удалений "захваченных" критических секций ATLASSERT(0 == pcs->m_nLine && NULL == pcs->m_azFile); // Остальное доделает система DeleteCriticalSection(pcs); } // Заполучаем критическую секцию в свое пользование inline VOID EnterCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs , int nLine, LPSTR azFile) { if (::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount)) { // LockCount стал больше нуля. // Проверяем идентификатор нити if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) { // Нить та же самая. Критическая секция наша. // Никаких дополнительных действий не производим. // Это не совсем верно, так как возможно, что непарный // вызов ::LeaveCriticalSection() был сделан на n-ном заходе, // и это придется отлавливать вручную, но реализация // стека для __LINE__ и __FILE__ сделает нашу систему // более громоздкой. Если это действительно необходимо, // вы всегда можете сделать это самостоятельно pcs->RecursionCount++; return; } // Критическая секция занята другой нитью. // Придется подождать _WaitForCriticalSectionDbg(pcs, nLine, azFile); } // Либо критическая секция была "свободна", // либо мы дождались. Сохраняем идентификатор текущей нити. pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); pcs->RecursionCount = 1; pcs->m_nLine = nLine; pcs->m_azFile = azFile; } // Заполучаем критическую секцию, если она никем не занята inline BOOL TryEnterCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs , int nLine, LPSTR azFile) { if (-1L == ::InterlockedCompareExchange(&pcs->LockCount, 0, -1)) { // Это первое обращение к критической секции pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); pcs->RecursionCount = 1; pcs->m_nLine = nLine; pcs->m_azFile = azFile; } else if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) { // Это не первое обращение, но из той же нити ::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount); pcs->RecursionCount++; } else return FALSE; // Критическая секция занята другой нитью return TRUE; } // Освобождаем критическую секцию inline VOID LeaveCriticalSectionDbg(LPCRITICAL_SECTION_DBG pcs) { // Проверяем, чтобы идентификатор текущей нити совпадал // с идентификатором нити-влядельца. // Если это не так, скорее всего мы имеем дело с ошибкой ATLASSERT(pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()); if (--pcs->RecursionCount) { // Не последний вызов из этой нити. // Уменьшаем значение поля LockCount ::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount); } else { // Последний вызов. Нужно "разбудить" какую-либо // из ожидающих ниток, если таковые имеются ATLASSERT(NULL != pcs->OwningThread); pcs->OwningThread = NULL; pcs->m_nLine = 0; pcs->m_azFile = NULL; if (::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount) >= 0) { // Имеется, как минимум, одна ожидающая нить _UnWaitCriticalSectionDbg(pcs); } } } // Удостоверяемся, что ::EnterCriticalSection() была вызвана // до вызова этого метода inline BOOL CheckCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION pcs) { return pcs->LockCount >= 0 && pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId(); } // Переопределяем все функции для работы с критическими секциями. // Определение класса CLock должно быть после этих строк #define InitializeCriticalSection InitializeCriticalSectionDbg #define InitializeCriticalSectionAndSpinCount(pcs, c) \ InitializeCriticalSectionDbg(pcs) #define DeleteCriticalSection DeleteCriticalSectionDbg #define EnterCriticalSection(pcs) EnterCriticalSectionDbg(pcs, __LINE__, __FILE__) #define TryEnterCriticalSection(pcs) \ TryEnterCriticalSectionDbg(pcs, __LINE__, __FILE__) #define LeaveCriticalSection LeaveCriticalSectionDbg #define CRITICAL_SECTION CRITICAL_SECTION_DBG #define LPCRITICAL_SECTION LPCRITICAL_SECTION_DBG #define PCRITICAL_SECTION PCRITICAL_SECTION_DBG #endif |
Приводим наши классы в соответствие (листинг 17).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
