design-patterns - "atomicity"一系列操作如何实现？ (不一定与多线程相关)

Question

问题

我的程序有一个操作，它由一系列更改全局状态的单个操作组成。每个基本操作都可能失败并使全局状态处于未定义状态。

问题

是否有一种通用模式可以帮助我使组合操作成为“原子”操作，即如果其中一个子操作失败，则全局状态保持不变？

我使用 C++，因此如果答案包含代码，如果可以选择，请选择该语言。但我不介意其他语言的例子。

评论

• 这类似于数据库的“原子性”，在提交时您可以添加所有内容或不添加任何内容。这是如何实现的？

• 就我而言，我的全局状态是文件系统的状态。我需要一次添加或删除多个文件，并希望确保它们全部添加或未添加任何内容。

我的想法

我能想到的最好的办法是一个获取操作及其逆操作列表的类。如果任何操作失败，则执行已执行操作的相反操作。但是如果其中一个逆向操作失败怎么办？

该类的接口(interface)是什么样的？我会有一个类似于可逆操作的额外类吗？您知道我可以在哪里阅读有关此问题的更多信息吗？

Answer 1

基本的解决方案是提交或回滚。

通用的 C++ 实现是构建支持 3 种方法的对象列表:

• run()它将执行所有可能失败的步骤，而不会产生可见副作用。如果失败，它必须在不改变任何内容的情况下抛出
• commit()它可能不会抛出，并且只能使 run() 期间执行的步骤可见
• rollback()它可能不会抛出，并且只能撤消 run() 期间执行的步骤

然后迭代该列表调用 run()在一切事情上。如果有任何抛出，捕获它并 rollback()成功运行的一切。如果没有抛出，commit()他们全部。

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适合您情况的大致工作流程是 - 对于每个文件创建对象:

1. 调用 run()在正确的目录中创建(并填充？)文件，但使用临时名称 - 最好隐藏

   • 如果失败，请调用rollback()成功 run()文件创建对象。这必须删除临时文件并且可能不会失败。

     然后，放弃，从头开始重试，提示用户什么的。

2. 重复#1，直到创建完所有文件
3. 他们都成功了，所以请调用commit()在每个对象上。这必须将临时文件重命名为其最终名称，并且可能不会失败

这要求 commit步骤不能失败。在这种情况下，假设重命名文件不会失败 - 在您到达 commit 之前，您必须确保这是真的(即不存在名称冲突)阶段。

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请注意，这确实有中间的非原子更改 - 一般来说，避免这种情况的唯一方法是拥有全局状态的两个副本，以及一个原子交换来提交修改后的状态。一般来说，即使您正在编写驱动程序，您也不能对文件系统执行此操作。