c++ - 使以下记录器实现线程安全的更好方法？

Question

我想用类似cout 的接口(interface)编写一个基本的线程安全记录器。我想出了以下类(class)设计。这绝对不是最好的设计，因为如果使用不当，它可能会陷入死锁，如 int main() 所示。

#include <iostream>
#include <sstream>  // for string streams 
#include <mutex>
#include <memory>

typedef std::ostream&(*endl)(std::ostream&);

class BasicLogger {

public:
  enum SEVERITY {
    CRITICAL,
    ERROR,
    WARNING
  };

  explicit BasicLogger(SEVERITY _s): s(_s) {
    streamMutex.lock();
    logStream.reset(new std::ostringstream);
  }

  ~BasicLogger() {
    std::cout << logStream->str();
    streamMutex.unlock();
  }

  std::ostringstream& operator<< (const endl eof) {
    (*logStream) << eof;
    return (*logStream);
  }

  template<typename T>
  std::ostringstream& operator<< (const T& obj) {
    (*logStream) << obj;
    return (*logStream);
  }

  static std::unique_ptr<std::ostringstream> logStream;

  BasicLogger(const BasicLogger&) = delete;
  BasicLogger& operator=(const BasicLogger&) = delete;

private:
  SEVERITY s;          //TODO
  static std::mutex streamMutex;

};

/*=======================================================*/
std::unique_ptr<std::ostringstream> BasicLogger::logStream;
std::mutex BasicLogger::streamMutex;
/*=======================================================*/

int main() {

  int a = 9;
  int b = 8;

  // BasicLogger l(BasicLogger::ERROR); //Deadlock situation

  BasicLogger(BasicLogger::ERROR) << "Linux" << " " << a << " " << b << std::endl;
  BasicLogger(BasicLogger::ERROR) << "MyMachine";
  BasicLogger(BasicLogger::ERROR) << std::endl;

}

Answer 1

您在构造函数中锁定了互斥锁，并在析构函数中将其解锁。因此，不可能同时创建多个 BasicLogger 实例。

BasicLogger l(BasicLogger::ERROR); 将调用构造函数，从而获得锁。在 l 超出范围之前不会调用析构函数，这意味着互斥量在 l 超出范围之前保持锁定。

如果您尝试构造另一个 BasicLocker，您的构造函数试图获取直到 l 被销毁才可用的锁会导致死锁。

当您创建临时 BasicLogger 实例时，BasicLogger(BasicLogger::ERROR) 会调用构造函数，使用该对象，然后立即销毁。因此，被锁定的互斥锁被解锁。

---

由于您正在为每个 BasicLogger 实例创建独立的 std::stringstream，因此您需要一个锁来保护对 std::stringstream 的访问，因此多个线程可以写入同一个记录器。因此，每个实例都应该拥有一个互斥体。

您还需要一个静态互斥锁来保护对 std::cout 的同时访问。正在打印日志时获取锁，立即释放。当然，这要求所有对 std::cout 的访问都通过 BasicLogger 进行。

class BasicLogger {
public:
    BasicLogger() = default;
    ~BasicLogger() {
        std::lock_guard<std::mutex> lLock(localMutex); /* the order of locking is important */
        std::lock_guard<std::mutex> gLock(globalMutex);
        std::cout << stream.str();
    }

    /* TODO: satisfying the rule of 5 */

    template <class T>
    BasicLogger& operator<< (const T& item) {
        std::lock_guard<std::mutex> lLock(localMutex);
        stream << item;
        return *this;
    }

private:
    std::ostringstream stream;
    std::mutex localMutex;
    static std::mutex globalMutex;
};