Question

我有一个在几个项目之间共享的类，它的一些用法是单线程的，有些是多线程的。单线程用户不希望使用互斥锁定的开销，并且多线程用户不希望自己进行锁定，并且希望能够选择以“单线程模式”运行。所以我希望能够在运行时在真实和“虚拟”互斥锁之间进行选择。

理想情况下，我会有一个shared_ptr<something>并分配一个真实或伪造的互斥对象。然后，我会“锁定”这个，而不考虑其中的内容。

unique_lock<something> guard(*mutex);
... critical section ...

现在有一个signals2::dummy_mutex但它没有与boost::mutex共享一个公共基类。

那么，在没有使锁/保护代码比上面的例子更复杂的情况下，在真实互斥体和虚拟互斥体（信号2中的那个）之间进行选择的优雅方式是什么？

而且，在你指出替代方案之前：

我可以在编译时选择一个实现，但预处理器宏很难看，维护项目配置对我们来说很痛苦。
多线程环境中的类的用户不想承担锁定类的使用的责任，而不是让类在内部执行自己的锁定。
“线程安全包装器”涉及的API和现有用法太多，无法成为实用的解决方案。

Answer 1

这样的事情怎么样？它未经测试但应该接近OK。您可以考虑使模板类保持值而不是指针如果你的互斥体支持正确的结构。否则，您可以专门化MyMutex类以获得值行为。

此外，它不是在复制或破坏时要小心。我把它作为练习留给读者;）（shared_ptr或存储值而不是指针应该解决这个问题）

哦，代码会更好用RAII而不是显式锁定/解锁...但这是一个不同的问题。我假设你的代码中的unique_lock是什么？

struct IMutex
{
  virtual ~IMutex(){}
  virtual void lock()=0;
  virtual bool try_lock()=0;
  virtual void unlock()=0;
};

template<typename T>
class MyMutex : public IMutex
{
  public:
    MyMutex(T t) : t_(t) {}
    void lock() { t_->lock(); }
    bool try_lock() { return t_->try_lock(); }
    void unlock() { t_->unlock(); }
  protected:
    T* t_;
};

IMutex * createMutex()
{
  if( isMultithreaded() )
  {
     return new MyMutex<boost::mutex>( new boost::mutex );
  }
  else
  {
     return new MyMutex<signal2::dummy_mutex>( new signal2::dummy_mutex );
  }
}


int main()
{
   IMutex * mutex = createMutex();
   ...
   {
     unique_lock<IMutex> guard( *mutex );
     ...
   }

}

Answer 2

由于两个互斥锁类signals2::dummy_mutex和boost::mutex不共享一个公共基类，因此您可以使用类似“external polymorphism”的内容来允许对它们进行多态处理。然后，您可以将它们用作锁定strategies的常用互斥锁/锁定接口。这允许您避免在锁实现中使用“if”语句。

注意：这基本上是Michael提出的解决方案所实现的。我建议继续他的回答。

Answer 3

你听说过Policy-based Design吗？

您可以定义Lock Policy界面，用户可以选择她希望的政策。为了便于使用，“默认”策略使用编译时变量进行精确处理。

#ifndef PROJECT_DEFAULT_LOCK_POLICY
#define PROJECT_DEFAULT_LOCK_POLICY TrueLock
#endif

template <class LP = PROJECT_DEFAULT_LOCK_POLICY>
class MyClass {};

这样，您的用户可以使用简单的编译时开关选择他们的策略，并且可以一次覆盖一个实例;）

Answer 4

这还不够吗？

   class SomeClass
    {
    public:
        SomeClass(void);
        ~SomeClass(void);
        void Work(bool isMultiThreaded = false)
        {
            if(isMultiThreaded)
           {
               lock // mutex lock ...
               {
                    DoSomething
               }
           }
           else
           {
                DoSomething();
           }
       }   
    };

Answer 5

通常，只有在多个进程之间共享资源时才需要互斥锁。如果对象的实例对于（可能是多线程的）进程是唯一的，那么临界区通常更合适。

在Windows中，Critical Section 的单线程实现是虚拟实现。不确定你正在使用什么平台。

Answer 6

仅供参考，这是我最终实现的实现。

我取消了抽象基类，将其与无操作“虚拟”实现合并。还要注意带有隐式转换运算符的shared_ptr派生类。我认为有点太棘手了，但它允许我使用shared_ptr<IMutex>个对象，我之前使用的boost::mutex个对象没有变化。

头文件：

class Foo {
   ...
private:
    struct IMutex {
        virtual ~IMutex()       { }
        virtual void lock()     { }
        virtual bool try_lock() { return true; }
        virtual void unlock()   { }
    };
    template <typename T> struct MutexProxy;

    struct MutexPtr : public boost::shared_ptr<IMutex> {
        operator IMutex&() { return **this; }
    };

    typedef boost::unique_lock<IMutex> MutexGuard;

    mutable MutexPtr mutex;
};

实施档案：

template <typename T>
struct Foo::MutexProxy : public IMutex {
    virtual void lock()     { mutex.lock(); }
    virtual bool try_lock() { return mutex.try_lock(); }
    virtual void unlock()   { mutex.unlock(); }
private:
    T mutex;
};

Foo::Foo(...) {
    mutex.reset(single_thread ? new IMutex : new MutexProxy<boost::mutex>);
}

Foo::Method() {
    MutexGuard guard(mutex);
}

Answer 7

这是我的解决方案：

n * n-1 * n-2. ...

Answer 8

基于策略的选项：

class SingleThreadedPolicy {
public:
    class Mutex {
    public:
        void Lock() {}
        void Unlock() {}
        bool TryLock() { return true; }
    };

    class ScopedGuard {
    public:
        ScopedGuard(Mutex& mutex) {}
    };
};

class MultithreadingPolicy {
public:
class ScopedGuard;

class Mutex {
friend class ScopedGuard;

private:
    std::mutex  mutex_;

public:
    void Lock() {
        mutex_.lock();
    }
    void Unlock() {
        mutex_.unlock();
    }
    bool TryLock() {
        return mutex_.try_lock();
    }
};

class ScopedGuard {
private:
    std::lock_guard<std::mutex> lock_;
    
public:
    ScopedGuard(Mutex& mutex) : lock_(mutex.mutex_) {}
};
};

那么可以这样使用：

template<class ThreadingPolicy = SingleThreadedPolicy>
class MyClass {
private:
    typedef typename ThreadingPolicy::Mutex Mutex;
    typedef typename ThreadingPolicy::ScopedGuard ScopedGuard;
    
    Mutex mutex_;

public:
    void DoSomething(){
        ScopedGuard guard(mutex_);
        std::cout<<"Hello World"<<std::endl;
    }
};

在运行时选择互斥锁或虚拟互斥锁

8 个答案: