В искомом решении сочетаются несколько компонентов:
• Библиотека DLL, в которой содержатся функции, обеспечивающие отправку и прием сообщений.
• Функция, представляющая точку входа в DLL.
• Локальная область хранения потока (TLS, глава 7). Подключение процесса к библиотеке сопровождается созданием индекса DLL, а отключение — уничтожением. Значение индекса хранится в статическом хранилище, доступ к которому имеют все потоки.
• Структура, в которой хранится буфер и его текущее состояние. Структура распределяется всякий раз, когда к библиотеке подключается новый поток, и его адрес сохраняется в записи TLS для данного потока. При отсоединении потока от библиотеки память, занимаемая его структурой, освобождается.
Таким образом, TLS играет роль статического хранилища, и у каждого потока имеется собственная уникальная копия этого хранилища.
Пример: безопасная многопоточная DLL для обмена сообщениями через сокет
Программа 12.4 представляет собой DLL, содержащую две функции для обработки символьных строк (в именах которых в данном случае присутствует "CS", от character string — строка символов), или потоковые функции сокета (socket streaming functions): SendCSMessage и ReceiveCSMessage, а также точку входа DllMain (см. главу 5). Указанные две функции играют ту же роль, что и функция ReceiveMessage, а также функции, использованные в программах 12.1 и 12.2, и фактически заменяют их.
Функция DllMain служит характерным примером решения проблемы долговременных состояний в многопоточной среде и объединяет TLS и библиотеки DLL.
Освобождать ресурсы при отсоединении потоков (случай DLL_THREAD_DETACH) особенно важно в случае серверной среды; если этого не делать, то ресурсы сервера, в конечном счете, исчерпаются, что может привести к сбоям в его работе или снижению производительности или к тому и другому одновременно.
Примечание
Некоторые из иллюстрируемых ниже концепций прямого отношения к сокетам не имеют, но, тем не менее, рассматриваются именно здесь, а не в предыдущих главах, поскольку данный пример предоставляет удобную возможность для иллюстрации методов создания безопасных многопоточных DLL в реалистических условиях.
Использующие эту DLL коды клиента и сервера, незначительно измененные по сравнению с программами 12.1 и 12.2, доступны на Web-сайте книги.
Программа 12.4. SendReceiveSKST: безопасная многопоточная DLL
/* SendReceiveSKST.с — DLL многопоточного потокового сокета. */
/* В качестве разделителей сообщений используются символы конца */
/* строки ('\0'), так что размер сообщения заранее не известен. */
/* Поступающие данные буферизуются и сохраняются в промежутках между */
/* вызовами функций. */
/* Для этой цели используются локальные области хранения потоков */
/* (Thread Local Storage, TLS), обеспечивающие каждый из потоков */
/* собственным закрытым "статическим хранилищем". */
#define _NOEXCLUSIONS
#include "EvryThng.h"
#include "ClntSrvr.h" /* Определяет записи запроса и ответа. */
typedef struct STATIC_BUF_T {
/* "static_buf" содержит "static_buf_len" байтов остаточных данных. */
/* Символы конца строки (нулевые символы) могут присутствовать, а могут */
/* и не присутствовать. */
char static_buf[MAX_RQRS_LEN];
LONG32 static_buf_len;
} STATIC_BUF;
static DWORD TlsIx = 0; /* Индекс TLS – ДЛЯ КАЖДОГО ПРОЦЕССА СВОЙ ИНДЕКС.*/
/* Для однопоточной библиотеки использовались бы следующие определения:
static char static_buf [MAX_RQRS_LEN];
static LONG32 static_buf_len; */
/* Основная функция DLL. */
BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved) {
STATIC_BUF * pBuf;
switch (fdwReason) {
case DLL_PROCESS_ATTACH:
TlsIx = TlsAlloc();
/* Для основного потока подключение отсутствует, поэтому во время подключения процесса необходимо выполнить также операции по подключению потока. */
case DLL_THREAD_ATTACH:
/* Указать, что память не была распределена. */
TlsSetValue(TlsIx, NULL);
return TRUE; /* В действительности это значение игнорируется. */
case DLL_PROCESS_DETACH:
/* Отсоединить также основной поток. */
pBuf = TlsGetValue(TlsIx);
if (pBuf!= NULL) {
free(pBuf);
pBuf = NULL;
}
return TRUE;
case DLL_THREAD_DETACH:
pBuf = TlsGetValue(TlsIx);
if (pBuf!= NULL) {
free(pBuf);
pBuf = NULL;
}
return TRUE;
}
}
_declspec(dllexport)
BOOL ReceiveCSMessage(REQUEST *pRequest, SOCKET sd) {
/* Возвращаемое значение TRUE указывает на ошибку или отсоединение. */
BOOL Disconnect = FALSE;
LONG32 nRemainRecv = 0, nXfer, k; /* Должны быть целыми со знаком. */
LPSTR pBuffer, message;
CHAR TempBuf[MAX_RQRS_LEN + 1];
STATIC_BUF *p;
p = (STATIC_BUF *)TlsGetValue(TlsIx);
if (p == NULL) { /* Инициализация при первом вызове. */
/* Распределять это хранилище будут только те потоки, которым оно */
/* необходимо. Другие типы потоков могут использовать TLS для иных целей. */
р = malloc(sizeof(STATIC_BUF));
TlsSetValue(TlsIx, p);
if (p == NULL) return TRUE; /* Ошибка. */
p->static_buf_len = 0; /* Инициализировать состояние. */
}
message = pRequest->Record;
/* Считать до символа новой строки, оставляя остаточные данные в статическом буфере. */
for (k = 0; k < p->static_buf_len && p->static_buf[k]!= '\0'; k++) {
message[k] = p->static_buf[k];
} /* k – количество переданных символов. */
if (k < p->static_buf_len) { /* В статическом буфере обнаружен нулевой символ. */
message[k] = '\0';
p->static_buf_len –= (k + 1); /* Скорректировать состояние статического буфера. */
memcpy(p->static_buf, &(p->static_buf[k + 1]), p->static_buf_len);
return FALSE; /* Входные данные сокета не требуются. */
}
/* Передан весь статический буфер. Признак конца строки не обнаружен.*/
nRemainRecv = sizeof(TempBuf) – 1 – p->static_buf_len;
pBuffer = message + p->static_buf_len;
p->static_buf_len = 0;
while (nRemainRecv > 0 &&!Disconnect) {
nXfer = recv(sd, TempBuf, nRemainRecv, 0);
if (nXfer <= 0) {
Disconnect = TRUE;
continue;
}
nRemainRecv –= nXfer;
/* Передать в целевое сообщение все символы вплоть до нулевого, если таковой имеется. */
for (k =0; k < nXfer && TempBuf[k]!= '\0'; k++) {
*pBuffer = TempBuf[k];
pBuffer++;
}
if (k >= nXfer) { /*Признак конца строки не обнаружен, читать дальше*/
nRemainRecv –= nXfer;
} else { /* Обнаружен признак конца строки. */
*pBuffer = '\0';
nRemainRecv = 0;
memcpy(p->static_buf, &TempBuf[k + 1], nXfer – k – 1);
p->static_buf_len = nXfer – k – 1;
}
}
return Disconnect;
}
_declspec(dllexport)
BOOL SendCSMessage(RESPONSE *pResponse, SOCKET sd) {
/* Послать запрос серверу в сокет sd. */
BOOL Disconnect = FALSE;
LONG32 nRemainSend, nXfer;
LPSTR pBuffer;
pBuffer = pResponse->Record;
nRemainSend = strlen(pBuffer) + 1;
while (nRemainSend > 0 &&!Disconnect) {
/* Отправка еще не гарантирует, что будет отослано все сообщение. */
nXfer = send(sd, pBuffer, nRemainSend, 0);
if (nXfer <= 0) {
fprintf(stderr, "\nОтключение сервера до посылки запроса завершения");
Disconnect = TRUE;
}
nRemainSend –=nXfer;
pBuffer += nXfer;
}
return Disconnect;
}
