classe ara::per::SharedHandle

A classe de template ara::per::SharedHandle serve como abstração de ponteiro inteligente (smart pointer) para armazenamentos de arquivos e de chave-valor, visando permitir o acesso thread-safe através dos limites entre threads. Após a obtenção por meio de funções de fábrica, o estado de validade do handle deve ser verificado por meio de operator bool() [SWS_PER_00398], pois a invocação de outros operadores em um handle vazio ou invalidado por operações de movimentação resulta em comportamento indefinido. Enquanto a desreferenciação para o objeto encapsulado é thread-safe, atribuições e a destruição do handle [SWS_PER_00568] na mesma instância exigem sincronização externa.

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Contexto

A classe de template ara::per::SharedHandle representa, no módulo per (Persistency) da AUTOSAR Adaptive Platform, uma abstração de smart pointer para recursos de armazenamento persistente. Ela serve como tipo de retorno padronizado das funções de fábrica OpenFileStorage() e OpenKeyValueStorage(). A principal responsabilidade da classe é coordenar o acesso a armazenamentos de arquivos e de chave-valor através dos limites entre threads e fornecer o encapsulamento necessário para permitir uma implementação thread-safe das rotinas de abertura e acesso ao armazenamento. Os parceiros de interação são threads de trabalho do lado da aplicação, o gerenciamento de persistência bem como o respectivo recurso de armazenamento encapsulado T.

Ciclo de vida

Um SharedHandle é criado tipicamente ao abrir uma instância de armazenamento por meio das interfaces de fábrica de per. Por meio do construtor de cópia [SWS_PER_00369] e do operador de atribuição por cópia [SWS_PER_00370], o handle pode ser duplicado, permitindo que múltiplas instâncias de handle obtenham acesso compartilhado ao mesmo objeto de destino. Se um handle for transferido por meio do construtor de movimentação [SWS_PER_00367] ou da atribuição por movimentação [SWS_PER_00368], o handle de origem mudará para um estado invalidado e não deverá mais ser usado para acessos ao armazenamento.

O estado atual do handle é determinado pelo operador de conversão explícito operator bool() [SWS_PER_00398]: ele retorna true quando uma instância de armazenamento válida é referenciada, e false quando o handle está vazio. A liberação dos recursos do handle ocorre por meio do destrutor ~SharedHandle() [SWS_PER_00568]. Interpretação: o recurso de armazenamento subjacente provavelmente será liberado assim que o último SharedHandle referenciador for destruído. Pergunta Q-00a1798cf43e0ee6 (aberta)

No que diz respeito à concorrência, os acessos ao recurso encapsulado por meio de operator* ([SWS_PER_00402], [SWS_PER_00403]) e operator-> ([SWS_PER_00363], [SWS_PER_00364]), bem como a consulta de status via operator bool() [SWS_PER_00398], são thread-safe. Já as operações de atribuição no mesmo handle ([SWS_PER_00368], [SWS_PER_00370]) e a sua destruição [SWS_PER_00568] não são thread-safe e exigem sincronização externa no caso de uso compartilhado do handle.

Diagrama de estados: ciclo de vida e transições de estado de ara::per::SharedHandle entre o estado válido e o estado vazio. Fontes: [SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368], [SWS_PER_00369], [SWS_PER_00370], [SWS_PER_00398], [SWS_PER_00568]

Caminho de utilização

O uso típico de ara::per::SharedHandle inclui a obtenção controlada, a validação e o acesso a estruturas de armazenamento:

1. Obtenção do handle: a aplicação chama OpenFileStorage() ou OpenKeyValueStorage() e recebe um SharedHandle<T>.
2. Verificação de validade: antes de cada acesso, a aplicação verifica o estado do handle por meio de operator bool() [SWS_PER_00398].
3. Acesso a recursos: a invocação de funções de armazenamento ocorre por meio de desreferenciação utilizando operator-> ([SWS_PER_00363], [SWS_PER_00364]) ou operator* ([SWS_PER_00402], [SWS_PER_00403]).
4. Repasse: o handle pode ser repassado a outras threads conforme necessário por cópia ([SWS_PER_00369], [SWS_PER_00370]) ou por movimentação ([SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368]).
5. Fim do ciclo de vida: ao sair do escopo, o destrutor [SWS_PER_00568] desmonta o handle.

Diagrama de sequência: fluxo de obtenção, verificação de validade, chamada de método e desmontagem de um SharedHandle. Fontes: [SWS_PER_00363], [SWS_PER_00398], [SWS_PER_00568]

Cenários de erro

Estados críticos de erro ocorrem primariamente em operações não permitidas sobre handles vazios ou invalidados. De acordo com [SWS_PER_00398], a chamada de quaisquer operadores exceto operator bool() em um handle vazio leva imediatamente a comportamento indefinido (Undefined Behavior). Isso diz respeito em particular a handles de origem após uma construção por movimentação [SWS_PER_00367] ou uma atribuição por movimentação [SWS_PER_00368], pois estes são invalidados e não devem mais ser utilizados.

Para evitar comportamento indefinido, a especificação exige obrigatoriamente a verificação do estado do handle por meio de operator bool() antes da chamada de outros operadores ([SWS_PER_00367], [SWS_PER_00368]). Todos os construtores, operadores de atribuição, operadores de acesso e o destrutor são declarados como noexcept e especificados como seguros contra exceções («exception safe») ([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]). Um estado inválido, portanto, não dispara uma exceção, devendo ser obrigatoriamente tratado pelo chamador por meio do valor de retorno de operator bool().