Чтение онлайн

на главную

Жанры

QNX/UNIX: Анатомия параллелизма
Шрифт:

Последовательность действий потока выглядит следующим образом:

1. Поток запрашивает

pthread_key_create
— создание ключа для доступа к блоку данных
DataBlock
. Если потоку необходимо иметь несколько (m) блоков собственных данных различной типизации (и различного функционального назначения):
DataBlock_1
,
DataBlock_2
DataBlock_m
, то он запрашивает значения ключей соответствующее число раз для каждого типа (
m
).

2. Неприятность здесь состоит в том, что запросить значение ключа для

DataBlock
должен только
первый пришедший к этому месту поток (когда ключ еще не распределен). Последующие потоки, достигшие этого места, должны только воспользоваться ранее распределенным значением ключа для типа
DataBlock
. Для разрешения этой сложности в систему функций собственных данных введена функция
pthread_once
.

3. После этого каждый поток (как создавший ключ, так и использующий его) должен запросить по

pthread_getspecific
адрес блока данных и, убедившись, что это
NULL
, динамически распределить область памяти для своего экземпляра данных, а также зафиксировать по
pthread_setspecific
этот адрес в массиве экземпляров для дальнейшего использования.

4. Дальше поток может работать с собственным экземпляром данных (отдельный экземпляр на каждый поток), используя для доступа к нему

pthread_getspecific
.

5. При завершении любого потока система уничтожит и его экземпляр данных, вызвав для него деструктор, который был установлен вызовом

pthread_key_create
, единым для всех экземпляров данных, ассоциированных с этим значением ключа.

Теперь запишем это в коде, заодно трансформировав в новую функцию

ThreadProc
код ранее созданной версии этой же функции
SingleProc
для исполнения в одном потоке, не являющийся реентерабельным и безопасным в многопоточной среде. (О вопросах реентерабельности мы обязательно поговорим позже.)

void* SingleProc(void *data) {

static DataBlock db( ... );

// ... операции с полями DataBlock

return NULL;

}

Примечание

To, что типы параметров и возвращаемое значение

SingleProc
«подогнаны» под синтаксис ее более позднего эквивалента
ThreadProc
, не является принципиальным ограничением - входную и выходную трансформации форматов данных реально осуществляют именно в многопоточном эквиваленте. Нам здесь важно принципиально рассмотреть общую формальную технику трансформации нереентерабельного кода в реентерабельный.

Далее следует код

SingleProc
, преобразованный в многопоточный вид:

static pthread_key_t key;

static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

static void destructor(void* db) {

delete (DataBlock*)db;

}

static void once_creator(void) {

// создается единый на процесс ключ для данных DataBlock:

pthread_key_create(&key, destructor);

}

void* ThreadProc(void *data) {

// гарантия того, что ключ инициализируется
только 1 раз на процесс!

pthread_once(&once, once_creator);

if (pthread_getspecific(key) == NULL)

pthread_setspecific(key, new DataBlock(...));

// Теперь каждый раз в теле этой функции или функций, вызываемых

// из нее, мы всегда можем получить доступ к экземпляру данных

DataBlock* pdb = pthread_getspecific(key);

// ... все те же операции с полями pdb->(DataBlock)

return NULL;

}

Примечание

Обратите внимание, что вся описанная техника преобразования потоковых функций в реентерабельные (как и все программные интерфейсы POSIX) отчетливо ориентирована на семантику классического С, в то время как все свое изложение мы ориентируем и иллюстрируем на С++. При создании экземпляра собственных данных полностью разрушается контроль типизации: разные экземпляры потоков вполне могли бы присвоить своим указателям данные (типа v

oid*
), ассоциированные с одним значением
key
. Это совершенно различные типы данных, скажем
DataBlock_1*
и
DataBlock_2*
. Но проявилось бы это несоответствие только при завершении функции потока и уничтожении экземпляров данных, когда к объектам совершенно разного типа был бы применен один деструктор, определенный при выделении ключа. Ошибки такого рода крайне сложны в локализации.

Особая область, в которой собственные данные потока могут найти применение и где локальные (стековые) переменные потока не могут быть использованы, — это асинхронное выполнение фрагмента кода в контексте потока, например при получении потоком сигнала.

Еще одно совсем не очевидное применение собственных данных потока (мы не встречали в литературе упоминаний о нем), которое особо органично вписывается в использование именно С++, — это еще один способ возврата в родительский поток результатов работы дочерних. При этом неважно, как были определены дочерние потоки - как присоединенные или как отсоединенные (мы обсуждали это ранее); такое использование в заметной мере нивелирует их разницу. Эта техника состоит в том, что:

• Если при создании ключа не определять деструктор экземпляра данных потока

pthread_key_create(..., NULL)
, то при завершении потока над экземпляром его данных не будут выполняться никакие деструктивные действия и созданные потоками экземпляры данных будут существовать и после завершения потоков.

• Если к этим экземплярам данных созданы альтернативные пути доступа (а они должны быть в любом случае созданы, так как области этих данных в конечном итоге нужно освободить), то благодаря этому доступу порождающий потоки код может использовать данные, «оставшиеся» как результат выполнения потоков.

В коде (что гораздо нагляднее) это может выглядеть так (код с заметными упрощениями взят из реального завершенного проекта):

// описание экземпляра данных потока

struct throwndata {

...

};

static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

static pthread_key_t key;

void createkey(void) { pthread_key_create(&key, NULL); }

Поделиться:
Популярные книги

Огни Аль-Тура. Желанная

Макушева Магда
3. Эйнар
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
эро литература
5.25
рейтинг книги
Огни Аль-Тура. Желанная

Хочу тебя любить

Тодорова Елена
Любовные романы:
современные любовные романы
5.67
рейтинг книги
Хочу тебя любить

Конструктор

Семин Никита
1. Переломный век
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
4.50
рейтинг книги
Конструктор

Лэрн. На улицах

Кронос Александр
1. Лэрн
Фантастика:
фэнтези
5.40
рейтинг книги
Лэрн. На улицах

(Бес) Предел

Юнина Наталья
Любовные романы:
современные любовные романы
6.75
рейтинг книги
(Бес) Предел

Новый Рал 8

Северный Лис
8. Рал!
Фантастика:
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Новый Рал 8

Физрук 2: назад в СССР

Гуров Валерий Александрович
2. Физрук
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Физрук 2: назад в СССР

Эволюция мага

Лисина Александра
2. Гибрид
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Эволюция мага

Виконт. Книга 2. Обретение силы

Юллем Евгений
2. Псевдоним `Испанец`
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
рпг
7.10
рейтинг книги
Виконт. Книга 2. Обретение силы

Энфис 2

Кронос Александр
2. Эрра
Фантастика:
героическая фантастика
рпг
аниме
5.00
рейтинг книги
Энфис 2

Девятый

Каменистый Артем
1. Девятый
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
9.15
рейтинг книги
Девятый

Последний Паладин. Том 2

Саваровский Роман
2. Путь Паладина
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Последний Паладин. Том 2

Кодекс Охотника. Книга XV

Винокуров Юрий
15. Кодекс Охотника
Фантастика:
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга XV

Невеста на откуп

Белецкая Наталья
2. Невеста на откуп
Фантастика:
фэнтези
5.83
рейтинг книги
Невеста на откуп