935e8f21c1a5944ffd4bfef412f3ee3471164985
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / ext / threads / shared / shared.pm
1 package threads::shared;
2
3 use 5.008;
4
5 use strict;
6 use warnings;
7
8 use Scalar::Util qw(reftype refaddr blessed);
9
10 our $VERSION = '1.25';
11 my $XS_VERSION = $VERSION;
12 $VERSION = eval $VERSION;
13
14 # Declare that we have been loaded
15 $threads::shared::threads_shared = 1;
16
17 # Load the XS code, if applicable
18 if ($threads::threads) {
19     require XSLoader;
20     XSLoader::load('threads::shared', $XS_VERSION);
21
22     *is_shared = \&_id;
23
24 } else {
25     # String eval is generally evil, but we don't want these subs to
26     # exist at all if 'threads' is not loaded successfully.
27     # Vivifying them conditionally this way saves on average about 4K
28     # of memory per thread.
29     eval <<'_MARKER_';
30         sub share          (\[$@%])         { return $_[0] }
31         sub is_shared      (\[$@%])         { undef }
32         sub cond_wait      (\[$@%];\[$@%])  { undef }
33         sub cond_timedwait (\[$@%]$;\[$@%]) { undef }
34         sub cond_signal    (\[$@%])         { undef }
35         sub cond_broadcast (\[$@%])         { undef }
36 _MARKER_
37 }
38
39
40 ### Export ###
41
42 sub import
43 {
44     # Exported subroutines
45     my @EXPORT = qw(share is_shared cond_wait cond_timedwait
46                     cond_signal cond_broadcast shared_clone);
47     if ($threads::threads) {
48         push(@EXPORT, 'bless');
49     }
50
51     # Export subroutine names
52     my $caller = caller();
53     foreach my $sym (@EXPORT) {
54         no strict 'refs';
55         *{$caller.'::'.$sym} = \&{$sym};
56     }
57 }
58
59
60 # Predeclarations for internal functions
61 my ($make_shared);
62
63
64 ### Methods, etc. ###
65
66 sub threads::shared::tie::SPLICE
67 {
68     require Carp;
69     Carp::croak('Splice not implemented for shared arrays');
70 }
71
72
73 # Create a thread-shared clone of a complex data structure or object
74 sub shared_clone
75 {
76     if (@_ != 1) {
77         require Carp;
78         Carp::croak('Usage: shared_clone(REF)');
79     }
80
81     return $make_shared->(shift, {});
82 }
83
84
85 ### Internal Functions ###
86
87 # Used by shared_clone() to recursively clone
88 #   a complex data structure or object
89 $make_shared = sub {
90     my ($item, $cloned) = @_;
91
92     # Just return the item if:
93     # 1. Not a ref;
94     # 2. Already shared; or
95     # 3. Not running 'threads'.
96     return $item if (! ref($item) || is_shared($item) || ! $threads::threads);
97
98     # Check for previously cloned references
99     #   (this takes care of circular refs as well)
100     my $addr = refaddr($item);
101     if (exists($cloned->{$addr})) {
102         # Return the already existing clone
103         return $cloned->{$addr};
104     }
105
106     # Make copies of array, hash and scalar refs and refs of refs
107     my $copy;
108     my $ref_type = reftype($item);
109
110     # Copy an array ref
111     if ($ref_type eq 'ARRAY') {
112         # Make empty shared array ref
113         $copy = &share([]);
114         # Add to clone checking hash
115         $cloned->{$addr} = $copy;
116         # Recursively copy and add contents
117         push(@$copy, map { $make_shared->($_, $cloned) } @$item);
118     }
119
120     # Copy a hash ref
121     elsif ($ref_type eq 'HASH') {
122         # Make empty shared hash ref
123         $copy = &share({});
124         # Add to clone checking hash
125         $cloned->{$addr} = $copy;
126         # Recursively copy and add contents
127         foreach my $key (keys(%{$item})) {
128             $copy->{$key} = $make_shared->($item->{$key}, $cloned);
129         }
130     }
131
132     # Copy a scalar ref
133     elsif ($ref_type eq 'SCALAR') {
134         $copy = \do{ my $scalar = $$item; };
135         share($copy);
136         # Add to clone checking hash
137         $cloned->{$addr} = $copy;
138     }
139
140     # Copy of a ref of a ref
141     elsif ($ref_type eq 'REF') {
142         # Special handling for $x = \$x
143         if ($addr == refaddr($$item)) {
144             $copy = \$copy;
145             share($copy);
146             $cloned->{$addr} = $copy;
147         } else {
148             my $tmp;
149             $copy = \$tmp;
150             share($copy);
151             # Add to clone checking hash
152             $cloned->{$addr} = $copy;
153             # Recursively copy and add contents
154             $tmp = $make_shared->($$item, $cloned);
155         }
156
157     } else {
158         require Carp;
159         Carp::croak("Unsupported ref type: ", $ref_type);
160     }
161
162     # If input item is an object, then bless the copy into the same class
163     if (my $class = blessed($item)) {
164         bless($copy, $class);
165     }
166
167     # Clone READONLY flag
168     if ($ref_type eq 'SCALAR') {
169         if (Internals::SvREADONLY($$item)) {
170             Internals::SvREADONLY($$copy, 1) if ($] >= 5.008003);
171         }
172     }
173     if (Internals::SvREADONLY($item)) {
174         Internals::SvREADONLY($copy, 1) if ($] >= 5.008003);
175     }
176
177     return $copy;
178 };
179
180 1;
181
182 __END__
183
184 =head1 NAME
185
186 threads::shared - Perl extension for sharing data structures between threads
187
188 =head1 VERSION
189
190 This document describes threads::shared version 1.25
191
192 =head1 SYNOPSIS
193
194   use threads;
195   use threads::shared;
196
197   my $var :shared;
198   my %hsh :shared;
199   my @ary :shared;
200
201   my ($scalar, @array, %hash);
202   share($scalar);
203   share(@array);
204   share(%hash);
205
206   $var = $scalar_value;
207   $var = $shared_ref_value;
208   $var = shared_clone($non_shared_ref_value);
209   $var = shared_clone({'foo' => [qw/foo bar baz/]});
210
211   $hsh{'foo'} = $scalar_value;
212   $hsh{'bar'} = $shared_ref_value;
213   $hsh{'baz'} = shared_clone($non_shared_ref_value);
214   $hsh{'quz'} = shared_clone([1..3]);
215
216   $ary[0] = $scalar_value;
217   $ary[1] = $shared_ref_value;
218   $ary[2] = shared_clone($non_shared_ref_value);
219   $ary[3] = shared_clone([ {}, [] ]);
220
221   { lock(%hash); ...  }
222
223   cond_wait($scalar);
224   cond_timedwait($scalar, time() + 30);
225   cond_broadcast(@array);
226   cond_signal(%hash);
227
228   my $lockvar :shared;
229   # condition var != lock var
230   cond_wait($var, $lockvar);
231   cond_timedwait($var, time()+30, $lockvar);
232
233 =head1 DESCRIPTION
234
235 By default, variables are private to each thread, and each newly created
236 thread gets a private copy of each existing variable.  This module allows you
237 to share variables across different threads (and pseudo-forks on Win32).  It
238 is used together with the L<threads> module.
239
240 This module supports the sharing of the following data types only:  scalars
241 and scalar refs, arrays and array refs, and hashes and hash refs.
242
243 =head1 EXPORT
244
245 The following functions are exported by this module: C<share>,
246 C<shared_clone>, C<is_shared>, C<cond_wait>, C<cond_timedwait>, C<cond_signal>
247 and C<cond_broadcast>
248
249 Note that if this module is imported when L<threads> has not yet been loaded,
250 then these functions all become no-ops.  This makes it possible to write
251 modules that will work in both threaded and non-threaded environments.
252
253 =head1 FUNCTIONS
254
255 =over 4
256
257 =item share VARIABLE
258
259 C<share> takes a variable and marks it as shared:
260
261   my ($scalar, @array, %hash);
262   share($scalar);
263   share(@array);
264   share(%hash);
265
266 C<share> will return the shared rvalue, but always as a reference.
267
268 Variables can also be marked as shared at compile time by using the
269 C<:shared> attribute:
270
271   my ($var, %hash, @array) :shared;
272
273 Shared variables can only store scalars, refs of shared variables, or
274 refs of shared data (discussed in next section):
275
276   my ($var, %hash, @array) :shared;
277   my $bork;
278
279   # Storing scalars
280   $var = 1;
281   $hash{'foo'} = 'bar';
282   $array[0] = 1.5;
283
284   # Storing shared refs
285   $var = \%hash;
286   $hash{'ary'} = \@array;
287   $array[1] = \$var;
288
289   # The following are errors:
290   #   $var = \$bork;                    # ref of non-shared variable
291   #   $hash{'bork'} = [];               # non-shared array ref
292   #   push(@array, { 'x' => 1 });       # non-shared hash ref
293
294 =item shared_clone REF
295
296 C<shared_clone> takes a reference, and returns a shared version of its
297 argument, preforming a deep copy on any non-shared elements.  Any shared
298 elements in the argument are used as is (i.e., they are not cloned).
299
300   my $cpy = shared_clone({'foo' => [qw/foo bar baz/]});
301
302 Object status (i.e., the class an object is blessed into) is also cloned.
303
304   my $obj = {'foo' => [qw/foo bar baz/]};
305   bless($obj, 'Foo');
306   my $cpy = shared_clone($obj);
307   print(ref($cpy), "\n");         # Outputs 'Foo'
308
309 For cloning empty array or hash refs, the following may also be used:
310
311   $var = &share([]);   # Same as $var = share_clone([]);
312   $var = &share({});   # Same as $var = share_clone({});
313
314 =item is_shared VARIABLE
315
316 C<is_shared> checks if the specified variable is shared or not.  If shared,
317 returns the variable's internal ID (similar to
318 L<refaddr()|Scalar::Util/"refaddr EXPR">).  Otherwise, returns C<undef>.
319
320   if (is_shared($var)) {
321       print("\$var is shared\n");
322   } else {
323       print("\$var is not shared\n");
324   }
325
326 =item lock VARIABLE
327
328 C<lock> places a lock on a variable until the lock goes out of scope.  If the
329 variable is locked by another thread, the C<lock> call will block until it's
330 available.  Multiple calls to C<lock> by the same thread from within
331 dynamically nested scopes are safe -- the variable will remain locked until
332 the outermost lock on the variable goes out of scope.
333
334 Locking a container object, such as a hash or array, doesn't lock the elements
335 of that container. For example, if a thread does a C<lock(@a)>, any other
336 thread doing a C<lock($a[12])> won't block.
337
338 C<lock()> follows references exactly I<one> level.  C<lock(\$a)> is equivalent
339 to C<lock($a)>, while C<lock(\\$a)> is not.
340
341 Note that you cannot explicitly unlock a variable; you can only wait for the
342 lock to go out of scope.  This is most easily accomplished by locking the
343 variable inside a block.
344
345   my $var :shared;
346   {
347       lock($var);
348       # $var is locked from here to the end of the block
349       ...
350   }
351   # $var is now unlocked
352
353 If you need more fine-grained control over shared variable access, see
354 L<Thread::Semaphore>.
355
356 =item cond_wait VARIABLE
357
358 =item cond_wait CONDVAR, LOCKVAR
359
360 The C<cond_wait> function takes a B<locked> variable as a parameter, unlocks
361 the variable, and blocks until another thread does a C<cond_signal> or
362 C<cond_broadcast> for that same locked variable.  The variable that
363 C<cond_wait> blocked on is relocked after the C<cond_wait> is satisfied.  If
364 there are multiple threads C<cond_wait>ing on the same variable, all but one
365 will re-block waiting to reacquire the lock on the variable. (So if you're only
366 using C<cond_wait> for synchronisation, give up the lock as soon as possible).
367 The two actions of unlocking the variable and entering the blocked wait state
368 are atomic, the two actions of exiting from the blocked wait state and
369 re-locking the variable are not.
370
371 In its second form, C<cond_wait> takes a shared, B<unlocked> variable followed
372 by a shared, B<locked> variable.  The second variable is unlocked and thread
373 execution suspended until another thread signals the first variable.
374
375 It is important to note that the variable can be notified even if no thread
376 C<cond_signal> or C<cond_broadcast> on the variable.  It is therefore
377 important to check the value of the variable and go back to waiting if the
378 requirement is not fulfilled.  For example, to pause until a shared counter
379 drops to zero:
380
381   { lock($counter); cond_wait($count) until $counter == 0; }
382
383 =item cond_timedwait VARIABLE, ABS_TIMEOUT
384
385 =item cond_timedwait CONDVAR, ABS_TIMEOUT, LOCKVAR
386
387 In its two-argument form, C<cond_timedwait> takes a B<locked> variable and an
388 absolute timeout as parameters, unlocks the variable, and blocks until the
389 timeout is reached or another thread signals the variable.  A false value is
390 returned if the timeout is reached, and a true value otherwise.  In either
391 case, the variable is re-locked upon return.
392
393 Like C<cond_wait>, this function may take a shared, B<locked> variable as an
394 additional parameter; in this case the first parameter is an B<unlocked>
395 condition variable protected by a distinct lock variable.
396
397 Again like C<cond_wait>, waking up and reacquiring the lock are not atomic,
398 and you should always check your desired condition after this function
399 returns.  Since the timeout is an absolute value, however, it does not have to
400 be recalculated with each pass:
401
402   lock($var);
403   my $abs = time() + 15;
404   until ($ok = desired_condition($var)) {
405       last if !cond_timedwait($var, $abs);
406   }
407   # we got it if $ok, otherwise we timed out!
408
409 =item cond_signal VARIABLE
410
411 The C<cond_signal> function takes a B<locked> variable as a parameter and
412 unblocks one thread that's C<cond_wait>ing on that variable. If more than one
413 thread is blocked in a C<cond_wait> on that variable, only one (and which one
414 is indeterminate) will be unblocked.
415
416 If there are no threads blocked in a C<cond_wait> on the variable, the signal
417 is discarded. By always locking before signaling, you can (with care), avoid
418 signaling before another thread has entered cond_wait().
419
420 C<cond_signal> will normally generate a warning if you attempt to use it on an
421 unlocked variable. On the rare occasions where doing this may be sensible, you
422 can suppress the warning with:
423
424   { no warnings 'threads'; cond_signal($foo); }
425
426 =item cond_broadcast VARIABLE
427
428 The C<cond_broadcast> function works similarly to C<cond_signal>.
429 C<cond_broadcast>, though, will unblock B<all> the threads that are blocked in
430 a C<cond_wait> on the locked variable, rather than only one.
431
432 =back
433
434 =head1 OBJECTS
435
436 L<threads::shared> exports a version of L<bless()|perlfunc/"bless REF"> that
437 works on shared objects such that I<blessings> propagate across threads.
438
439   # Create a shared 'Foo' object
440   my $foo :shared = shared_clone({});
441   bless($foo, 'Foo');
442
443   # Create a shared 'Bar' object
444   my $bar :shared = shared_clone({});
445   bless($bar, 'Bar');
446
447   # Put 'bar' inside 'foo'
448   $foo->{'bar'} = $bar;
449
450   # Rebless the objects via a thread
451   threads->create(sub {
452       # Rebless the outer object
453       bless($foo, 'Yin');
454
455       # Cannot directly rebless the inner object
456       #bless($foo->{'bar'}, 'Yang');
457
458       # Retrieve and rebless the inner object
459       my $obj = $foo->{'bar'};
460       bless($obj, 'Yang');
461       $foo->{'bar'} = $obj;
462
463   })->join();
464
465   print(ref($foo),          "\n");    # Prints 'Yin'
466   print(ref($foo->{'bar'}), "\n");    # Prints 'Yang'
467   print(ref($bar),          "\n");    # Also prints 'Yang'
468
469 =head1 NOTES
470
471 L<threads::shared> is designed to disable itself silently if threads are not
472 available.  This allows you to write modules and packages that can be used
473 in both threaded and non-threaded applications.
474
475 If you want access to threads, you must C<use threads> before you
476 C<use threads::shared>.  L<threads> will emit a warning if you use it after
477 L<threads::shared>.
478
479 =head1 BUGS AND LIMITATIONS
480
481 When C<share> is used on arrays, hashes, array refs or hash refs, any data
482 they contain will be lost.
483
484   my @arr = qw(foo bar baz);
485   share(@arr);
486   # @arr is now empty (i.e., == ());
487
488   # Create a 'foo' object
489   my $foo = { 'data' => 99 };
490   bless($foo, 'foo');
491
492   # Share the object
493   share($foo);        # Contents are now wiped out
494   print("ERROR: \$foo is empty\n")
495       if (! exists($foo->{'data'}));
496
497 Therefore, populate such variables B<after> declaring them as shared.  (Scalar
498 and scalar refs are not affected by this problem.)
499
500 It is often not wise to share an object unless the class itself has been
501 written to support sharing.  For example, an object's destructor may get
502 called multiple times, once for each thread's scope exit.  Another danger is
503 that the contents of hash-based objects will be lost due to the above
504 mentioned limitation.  See F<examples/class.pl> (in the CPAN distribution of
505 this module) for how to create a class that supports object sharing.
506
507 Does not support C<splice> on arrays!
508
509 Taking references to the elements of shared arrays and hashes does not
510 autovivify the elements, and neither does slicing a shared array/hash over
511 non-existent indices/keys autovivify the elements.
512
513 C<share()> allows you to C<< share($hashref->{key}) >> without giving any
514 error message.  But the C<< $hashref->{key} >> is B<not> shared, causing the
515 error "locking can only be used on shared values" to occur when you attempt to
516 C<< lock($hasref->{key}) >>.
517
518 Using L<refaddr()|Scalar::Util/"refaddr EXPR">) is unreliable for testing
519 whether or not two shared references are equivalent (e.g., when testing for
520 circular references).  Use L<is_shared()/"is_shared VARIABLE">, instead:
521
522     use threads;
523     use threads::shared;
524     use Scalar::Util qw(refaddr);
525
526     # If ref is shared, use threads::shared's internal ID.
527     # Otherwise, use refaddr().
528     my $addr1 = is_shared($ref1) || refaddr($ref1);
529     my $addr2 = is_shared($ref2) || refaddr($ref2);
530
531     if ($addr1 == $addr2) {
532         # The refs are equivalent
533     }
534
535 View existing bug reports at, and submit any new bugs, problems, patches, etc.
536 to: L<http://rt.cpan.org/Public/Dist/Display.html?Name=threads-shared>
537
538 =head1 SEE ALSO
539
540 L<threads::shared> Discussion Forum on CPAN:
541 L<http://www.cpanforum.com/dist/threads-shared>
542
543 Annotated POD for L<threads::shared>:
544 L<http://annocpan.org/~JDHEDDEN/threads-shared-1.25/shared.pm>
545
546 Source repository:
547 L<http://code.google.com/p/threads-shared/>
548
549 L<threads>, L<perlthrtut>
550
551 L<http://www.perl.com/pub/a/2002/06/11/threads.html> and
552 L<http://www.perl.com/pub/a/2002/09/04/threads.html>
553
554 Perl threads mailing list:
555 L<http://lists.cpan.org/showlist.cgi?name=iThreads>
556
557 =head1 AUTHOR
558
559 Artur Bergman E<lt>sky AT crucially DOT netE<gt>
560
561 Documentation borrowed from the old Thread.pm.
562
563 CPAN version produced by Jerry D. Hedden E<lt>jdhedden AT cpan DOT orgE<gt>.
564
565 =head1 LICENSE
566
567 threads::shared is released under the same license as Perl.
568
569 =cut