c++实战篇(二)——基于自旋锁实现的日志服务模块

前言

日志模块一直是服务端开发比较重要的部分,而在实际应用中向日志中进行写入的操作往往不是单线/进程的，而在多进/线程中如何实现对共享资源的保护，就成了一个比较重要的问题,而在实际开发中我们常常会利用锁机制来实现对共享内存的保护，而今天我们所要介绍的就是基于自旋锁实现的日志系统模块。

自旋锁的实现以及选择自旋锁的原因

对于什么是自旋锁，博主在上一篇文章中已经有过介绍，这里就不做赘述了，如果大家有兴趣的话可以去看看我的那篇文章:
C++实战篇（一）——自旋锁的使用
今天由于需求，我对代码进行了重写，代码如下；

class spinlock_mutex  //自旋鎖
{
private:atomic_flag flag;spinlock_mutex(const spinlock_mutex&) = delete;spinlock_mutex& operator=(const spinlock_mutex) = delete;
public:spinlock_mutex() {flag.clear();}void lock()           // 加锁。{while (flag.test_and_set()) //判断是否可以获取到锁;}void unlock()      // 解锁。{flag.clear();}
};

至于为什么我们在日志系统里面会选用自旋锁而不是使用互斥锁,主要我们可以分析一下，在日志模块中，什么是核心需要，是IO操作，而每一次的IO操作的时间其实很短，使用互斥锁需要对阻塞的线/进程频繁的唤醒与阻塞，造成资源的不必要浪费，所以这里我们选择采用自旋锁来加锁比较合适。

日志模块的实现

头文件部分(test.h)

#include "_cmpublic.h"
#include "_public.h"
#include <thread>using namespace std;
using namespace idc;class spinlock_mutex  //自旋鎖
{
private:atomic_flag flag;spinlock_mutex(const spinlock_mutex&) = delete;spinlock_mutex& operator=(const spinlock_mutex) = delete;
public:spinlock_mutex() {flag.clear();}void lock()           // 加锁。{while (flag.test_and_set());}void unlock()      // 解锁。{flag.clear();}
};class clogfile
{
private:ofstream fout; //日志文件的操作类string m_filename; //日志文件名ios::openmode m_mode; //文件的打开方式int m_maxsize; // 单个日志文件的最大大小，超过该值就切换日志bool m_enbuff; //是否启用缓冲bool m_backup; //是否自动切换日志spinlock_mutex m_lock; //自旋锁public:clogfile(int maxsize=100){m_maxsize=maxsize;}bool open(const string& filename,ios::openmode mode=ios::app,const bool enbuff=false,const bool back_up=true);template <typename ...Args>bool write(const char* fmt,Args... args){if (!fout.is_open()){return false;}back_up(); //查看是否要进行换页操作m_lock.lock();fout<<ltime1()<<" "<<sformat(fmt,args...)<<endl; //输入时间以及日志内容m_lock.unlock();return fout.good();}template <typename T>clogfile& operator<<(const T& value){m_lock.lock();fout<<value;m_lock.unlock();return *this;}void close(){fout.close();}~clogfile(){close();}private:bool back_up();
};

main函数及相关函数的实现

#include "test.h"using namespace std;
using namespace idc;clogfile logfile;      // 创建日志对象。void func()
{for (int ii=0;ii<50;ii++){logfile.write("第%d个超女开始表演...",ii);     // 表演前，写一行日志，...表示正在表演中。logfile << "ok.\n";                                          // 表演完成后，写入ok。}
}int main()
{thread t1(func);thread t2(func);// 打开日志文件。if (logfile.open("/tmp/log/demo42.log",ios::app,false)==false){printf("logfile.open(/tmp/log/demo42.log) failed.\n");  return -1;}logfile.write("程序开始运行。\n");t1.join();t2.join();logfile.write("程序运行结束。\n");
}bool clogfile::open(const string& filename,ios::openmode mode,const bool enbuff,const bool back_up)
{if (!fout.is_open()){fout.close();}m_filename=filename;m_mode=mode;m_backup=back_up;m_enbuff=enbuff;newdir(m_filename,true);fout.open(m_filename,m_mode);if(enbuff==false){fout<<unitbuf;}return fout.is_open();
}bool clogfile::back_up()
{if(m_backup==false){return true;}if(!fout.is_open()){return false;}if(fout.tellp()>m_maxsize*1024*1024){m_lock.lock();fout.close();string ffilename=m_filename+ltime1();rename(m_filename.c_str(),ffilename.c_str());fout.open(m_filename,m_mode);if(m_enbuff==false){fout<<unitbuf;}m_lock.unlock();}return true;
}

makefile：

all: testtest: test.cpp g++ -pthread -o test test.cpp _public.cpp -std=c++11clean:rm -f test

补充：
这里的命名空间namespace idc以及_public.h和_public.cpp是博主自己封装的工具库，不便公开，这里只展示与上述代码相关的部分：

newdir函数

 bool newdir(const string &pathfilename, const bool bisfilename){if (pathfilename.empty()){return false;}int pos = 1;while (true){int pos1 = pathfilename.find('/', pos);if (pos1 == string::npos){break;}pos = pos1 + 1;string dir = pathfilename.substr(0, pos1);if (access(dir.c_str(), F_OK) == -1){if (mkdir(dir.c_str(), 0777) == -1){return false;}}}if (bisfilename == false){if (access(pathfilename.c_str(), 0) == -1){if (mkdir(pathfilename.c_str(), 0755) == -1){return false;}}}return true;}bool renamefile(const string &oldfilename, const string &newfilename){if (access(oldfilename.c_str(), 0) == -1)return false;if (newdir(newfilename, true) == false){return false;}if (rename(oldfilename.c_str(), newfilename.c_str()) == -1){return false;}return true;}

sformat函数，用于格式化输出

template <typename... Args>string sformat(const char *fmt, Args... args){string str;int len = snprintf(nullptr, 0, fmt, args...); // 得到格式化后字符串的长度。if (len < 0)return str; // 如果调用snprintf失败，返回-1。if (len == 0)return str; // 如果调用snprintf返回0，表示格式化输出的内容为空。;str.resize(len);                          // 为string分配内存。snprintf(&str[0], len + 1, fmt, args...); // linux平台第二个参数是len+1，windows平台是len。return str;}

输出结果:

root@iZuf6ckztbjhtavfplgp0dZ:/tmp/log# cat demo42.log
2024-04-21 13:39:36 程序开始运行。2024-04-21 13:39:36 第0个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第1个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第2个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第3个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第4个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第5个超女开始表演...
ok.
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ok.
2024-04-21 13:39:36 第7个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第8个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第9个超女开始表演...
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ok.
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ok.
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ok.
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ok.
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ok.
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2024-04-21 13:39:36 程序开始运行。2024-04-21 13:39:36 第0个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:39:36 第1个超女开始表演...
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2024-04-21 13:39:46 程序运行结束。2024-04-21 13:46:40 程序开始运行。2024-04-21 13:46:40 第0个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第1个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第12个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第13个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第14个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第15个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第16个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第17个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第18个超女开始表演...
ok.
2024-04-21 13:46:40 第19个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第22个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第23个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第24个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第25个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第26个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第27个超女开始表演...
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2024-04-21 13:46:40 第28个超女开始表演...
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