30. Reader-Writer 락 오용: 읽기 락 보유 중 쓰기 승급과 순회 중 변경 (C#)

결함을 모두 찾고 원인·수정안·더 나은 설계를 제시하라. 마커 (A)(B) 는 주목 위치 힌트다.

결함 코드 · C#

// ─────────────────────────────────────────────────────────────
// 시나리오: 존(zone)의 엔티티 맵은 읽기(검색·주변 조회)가 압도적으로 많고,
//   쓰기(스폰/디스폰)는 가끔이라 ReaderWriterLockSlim으로 보호한다.
//   - Find: 읽기 락으로 단건 조회.
//   - ScanAndCleanup: 주기적으로 전체를 훑어 죽은 엔티티를 제거.
//   - Despawn: 단건 제거(콜백 호출 포함).
//   여러 워커 스레드가 이 메서드들을 동시에 호출한다.
//
// 요구사항:
//   - 읽기는 동시에 여러 개가 진행되어도 되고, 쓰기는 배타적이어야 한다.
//   - 어떤 경로(예외 포함)로 빠져나가도 락이 반드시 풀려야 하고, 스레드들이 서로를 무한히 기다리는 상황이 없어야 한다.
//
// 과제: (A)(B) 지점을 검토하라. ScanAndCleanup이 죽은 엔티티를 만났을 때,
//        그리고 Despawn 도중 예외가 났을 때 무슨 일이 벌어지는지 설명하고
//        수정안을 제시하라.
// ─────────────────────────────────────────────────────────────
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;

namespace World
{
    public sealed class Entity { public long Id; public bool IsDead; }

    public sealed class Zone
    {
        private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new();
        private readonly Dictionary<long, Entity> _entities = new();

        public Entity? Find(long id)
        {
            _lock.EnterReadLock();
            try { return _entities.TryGetValue(id, out var v) ? v : null; }
            finally { _lock.ExitReadLock(); }
        }

        public void Spawn(Entity e)
        {
            _lock.EnterWriteLock();
            try { _entities[e.Id] = e; }
            finally { _lock.ExitWriteLock(); }
        }

        public void ScanAndCleanup()
        {
            _lock.EnterReadLock();
            // (A)
            foreach (var kv in _entities)
            {
                if (kv.Value.IsDead)
                {
                    _lock.EnterWriteLock();
                    _entities.Remove(kv.Key);
                    _lock.ExitWriteLock();
                }
            }
            _lock.ExitReadLock();
        }

        public void Despawn(long id)
        {
            _lock.EnterWriteLock();
            // (B)
            var e = _entities[id];     // 키 없으면 예외
            OnDespawn(e);              // 콜백에서 예외가 날 수 있음
            _entities.Remove(id);
            _lock.ExitWriteLock();
        }

        private void OnDespawn(Entity e) { /* 드롭/로그/이벤트 발행(예외 가능) */ }
    }
}

결함 코드 · C++

// ─────────────────────────────────────────────────────────────
// 시나리오: 존(zone)의 엔티티 맵은 읽기가 압도적이고 쓰기는 가끔이라
//   std::shared_mutex 로 보호한다.
//   - find: 공유(읽기) 락으로 단건 조회(복사 반환).
//   - scanAndCleanup: 전체를 훑어 죽은 엔티티 제거.
//   - despawn: 단건 제거(콜백 호출 포함).
//   여러 워커 스레드가 동시에 호출한다.
//
// 요구사항:
//   - 읽기는 동시 다중 허용, 쓰기는 배타적. 어떤 경로(예외 포함)로 빠져나가도
//     락이 반드시 풀려야 하고, 스레드들이 서로를 무한히 기다리는 상황이 없어야 한다.
//
// 과제: (A)(B) 지점을 검토하라. scanAndCleanup이 죽은 엔티티를 만났을 때,
//        그리고 despawn 도중 예외가 났을 때 무슨 일이 벌어지는지 설명하고 수정안을 제시하라.
// ─────────────────────────────────────────────────────────────
#include <cstdint>
#include <optional>
#include <shared_mutex>
#include <mutex>
#include <unordered_map>

namespace world {

struct Entity { int64_t id = 0; bool dead = false; };

class Zone {
public:
    std::optional<Entity> find(int64_t id) {
        std::shared_lock<std::shared_mutex> lk(mtx_);
        auto it = entities_.find(id);
        if (it == entities_.end()) return std::nullopt;
        return it->second;
    }

    void spawn(const Entity& e) {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lk(mtx_);
        entities_[e.id] = e;
    }

    void scanAndCleanup() {
        std::shared_lock<std::shared_mutex> lk(mtx_);   // 공유(읽기) 락
        // (A)
        for (auto& kv : entities_) {
            if (kv.second.dead) {
                std::unique_lock<std::shared_mutex> wl(mtx_);  // 같은 mutex 독점 락
                entities_.erase(kv.first);
            }
        }
    }

    void despawn(int64_t id) {
        mtx_.lock();                 // 수동 독점 락
        // (B)
        Entity& e = entities_.at(id);   // 없으면 throw
        onDespawn(e);                   // 콜백에서 예외 가능
        entities_.erase(id);
        mtx_.unlock();
    }

private:
    void onDespawn(Entity&) { /* 드롭/로그/이벤트(예외 가능) */ }
    std::shared_mutex mtx_;
    std::unordered_map<int64_t, Entity> entities_;
};

} // namespace world

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