class ara::per::SharedHandle

Die Template-Klasse ara::per::SharedHandle dient als Smart-Pointer-Abstraktion für Datei- und Schlüssel-Wert-Speicher, um einen threadsicheren Zugriff über Threadgrenzen hinweg zu ermöglichen. Nach dem Erhalt über Fabrikfunktionen muss der Gültigkeitszustand des Handles über operator bool() [SWS_PER_00398] geprüft werden, da der Aufruf anderer Operatoren an einem leeren oder durch Move-Operationen invalidierten Handle zu undefiniertem Verhalten führt. Während die Dereferenzierung auf das gekapselte Objekt threadsicher ist, erfordern Zuweisungen und die Zerstörung des Handles [SWS_PER_00568] an derselben Instanz eine externe Synchronisation.

mehr ›

Kontext

Die Template-Klasse ara::per::SharedHandle stellt im Modul per (Persistency) der AUTOSAR Adaptive Platform eine Smart-Pointer-Abstraktion für persistente Speicherressourcen dar. Sie dient als standardisierter Rückgabetyp der Fabrikfunktionen OpenFileStorage() und OpenKeyValueStorage(). Hauptverantwortung der Klasse ist es, den Zugriff auf Datei- und Schlüssel-Wert-Speicher über Threadgrenzen hinweg zu koordinieren und die erforderliche Kapselung bereitzustellen, um eine threadsichere Implementierung der Speicheröffnungs- und Zugriffsroutinen zu ermöglichen. Interaktionspartner sind anwendungsseitige Arbeitsfäden, die Persistenzverwaltung sowie die jeweils gekapselte Speicherressource T.

Lebenszyklus

Ein SharedHandle entsteht typischerweise beim Öffnen einer Speicherinstanz über die Fabrikschnittstellen von per. Durch den Kopierkonstruktor [SWS_PER_00369] sowie den Kopierzuweisungsoperator [SWS_PER_00370] kann das Handle dupliziert werden, wodurch mehrere Handle-Instanzen geteilten Zugriff auf dasselbe Zielobjekt erhalten. Wird ein Handle mittels Move-Konstruktor [SWS_PER_00367] oder Move-Zuweisung [SWS_PER_00368] übertragen, wechselt das Quell-Handle in einen invalidierten Zustand und darf nicht mehr für Speicherzugriffe genutzt werden.

Den aktuellen Status des Handles ermittelt der explizite Konvertierungsoperator operator bool() [SWS_PER_00398]: Er liefert true, wenn eine gültige Speicherinstanz referenziert wird, und false, wenn das Handle leer ist. Die Freigabe der Handle-Ressourcen erfolgt über den Destruktor ~SharedHandle() [SWS_PER_00568]. Interpretation: Die unterliegende Speicherressource dürfte freigegeben werden, sobald das letzte referenzierende SharedHandle zerstört wird. Frage Q-00a1798cf43e0ee6 (offen)

Hinsichtlich der Nebenläufigkeit sind die Zugriffe auf die gekapselte Ressource über operator* ([SWS_PER_00402], [SWS_PER_00403]) und operator-> ([SWS_PER_00363], [SWS_PER_00364]) sowie die Statusabfrage via operator bool() [SWS_PER_00398] threadsicher. Zuweisungsoperationen an demselben Handle ([SWS_PER_00368], [SWS_PER_00370]) und dessen Destruktion [SWS_PER_00568] sind hingegen nicht threadsicher und erfordern bei geteilter Handle-Nutzung externe Synchronisation.

Zustandsdiagramm: Lebenszyklus und Zustandsübergänge von ara::per::SharedHandle zwischen gültigem und leerem Zustand. Quellen: [SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368], [SWS_PER_00369], [SWS_PER_00370], [SWS_PER_00398], [SWS_PER_00568]

Nutzungspfad

Die typische Verwendung von ara::per::SharedHandle umfasst den kontrollierten Erhalt, die Validierung und den Zugriff auf Speicherstrukturen:

1. Erhalt des Handles: Die Anwendung ruft OpenFileStorage() oder OpenKeyValueStorage() auf und empfängt ein SharedHandle<T>.
2. Gültigkeitsprüfung: Vor jedem Zugriff prüft die Anwendung den Zustand des Handles über operator bool() [SWS_PER_00398].
3. Ressourcenzugriff: Der Aufruf von Speicherfunktionen erfolgt durch Dereferenzierung mittels operator-> ([SWS_PER_00363], [SWS_PER_00364]) oder operator* ([SWS_PER_00402], [SWS_PER_00403]).
4. Weitergabe: Das Handle kann bei Bedarf an andere Threads per Kopie ([SWS_PER_00369], [SWS_PER_00370]) oder per Move ([SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368]) übergeben werden.
5. Lebenszyklusende: Beim Verlassen des Gültigkeitsbereichs baut der Destruktor [SWS_PER_00568] das Handle ab.

Sequenzdiagramm: Ablauf von Erhalt, Gültigkeitsprüfung, Methodenaufruf und Abbau eines SharedHandle. Quellen: [SWS_PER_00363], [SWS_PER_00398], [SWS_PER_00568]

Fehlerszenarien

Kritische Fehlerzustände treten primär bei unzulässigen Operationen auf leeren oder invalidierten Handles auf. Laut [SWS_PER_00398] führt der Aufruf jedweder Operatoren außer operator bool() an einem leeren Handle unmittelbar zu undefiniertem Verhalten (Undefined Behavior). Dies betrifft insbesondere Quell-Handles nach einer Move-Konstruktion [SWS_PER_00367] oder einer Move-Zuweisung [SWS_PER_00368], da diese invalidiert werden und nicht weiter verwendet werden dürfen.

Um undefiniertes Verhalten zu verhindern, fordert die Spezifikation verbindlich die Überprüfung des Handle-Zustands über operator bool() vor dem Aufruf weiterer Operatoren ([SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368]). Alle Konstruktoren, Zuweisungsoperatoren, Zugriffsoperatoren und der Destruktor sind als noexcept deklariert und als ausnahmesicher („exception safe“) spezifiziert ([SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368], [SWS_PER_00369], [SWS_PER_00370], [SWS_PER_00363], [SWS_PER_00364], [SWS_PER_00402], [SWS_PER_00403], [SWS_PER_00398], [SWS_PER_00568]). Ein ungültiger Zustand löst daher keine Ausnahme aus, sondern muss durch den Aufrufer zwingend über den Rückgabewert von operator bool() abgefangen werden.