Linux多线程实践（四 ）线程的特定数据

Posted 2020-09-24 gccbuaa

在单线程程序中。我们常常要用到"全局变量"以实现多个函数间共享数据, 然而在多线程环境下。因为数据空间是共享的。因此全局变量也为全部线程所共同拥有。但有时应用程序设计中有必要提供线程私有的全局变量，仅在某个线程中有效，但却能够跨多个函数訪问。POSIX线程库通过维护一定的数据结构来解决问题。这个些数据称为（Thread-specific-data或 TSD）。

相关函数例如以下：

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *));  
int pthread_key_delete(pthread_key_t key);  
  
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer);  
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);  
  
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;  
int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine) (void));  

  从上图可知:当调用pthread_key_create 后会产生一个全部线程都可见的线程特定数据（TSD）的键值(如上图中全部的线程都会得到一个pkey[1]的值), 可是这个键所指向的真实数据却是不同的,尽管都是pkey[1], 可是他们并非指向同一块内存,而是指向了仅仅属于自己的实际数据, 因此, 假设线程0更改了pkey[1]所指向的数据, 而并不可以影像到线程n;

   在线程调用pthread_setspecific后会将每一个线程的特定数据与thread_key_t绑定起来，尽管仅仅有一个pthread_key_t。但每一个线程的特定数据是独立的内存空间，当线程退出时会运行destructor 函数。

/** 演示样例1:运用pthread_once, 让key仅仅初始化一次 
注意: 将对key的初始化放入到init_routine中 
**/  
pthread_key_t key;  
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;  
typedef struct Tsd  
{  
    pthread_t tid;  
    char *str;  
} tsd_t;  
  
//线程特定数据销毁函数,  
//用来销毁每一个线程所指向的实际数据  
void destructor_function(void *value)  
{  
    free(value);  
    cout << "destructor ..." << endl;  
}  
  
//初始化函数, 将对key的初始化放入该函数中,  
//能够保证inti_routine函数仅仅执行一次  
void init_routine()  
{  
    pthread_key_create(&key, destructor_function);  
    cout << "init..." << endl;  
}  
  
void *thread_routine(void *args)  
{  
    pthread_once(&once_control, init_routine);  
  
    //设置线程特定数据  
    tsd_t *value = (tsd_t *)malloc(sizeof(tsd_t));  
    value->tid = pthread_self();  
    value->str = (char *)args;  
    pthread_setspecific(key, value);  
    printf("%s setspecific, address: %p\n", (char *)args, value);  
  
    //获取线程特定数据  
    value = (tsd_t *)pthread_getspecific(key);  
    printf("tid: 0x%x, str = %s\n", (unsigned int)value->tid, value->str);  
    sleep(2);  
  
    //再次获取线程特定数据  
    value = (tsd_t *)pthread_getspecific(key);  
    printf("tid: 0x%x, str = %s\n", (unsigned int)value->tid, value->str);  
  
    pthread_exit(NULL);  
}  
  
int main()  
{  
    pthread_t tid1, tid2;  
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_routine, (void *)"thread1");  
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_routine, (void *)"thread2");  
  
    pthread_join(tid1, NULL);  
    pthread_join(tid2, NULL);  
    pthread_key_delete(key);  
  
    return 0;  
}  

执行结果例如以下：

init....
thread1 setspecific ,address: 0x7fe7a00008c0
tid: 0xa8192700, str = thread1
thread2 setspecific ,address :0x7fe7980008c0
tid: 0xa7991700 ,str = thread2
tid: 0xa8192700 ,str = thread1
tid: 0xa7001700 ,str = thread2
destructor...
destructor...

主线程创建了两个线程然后join 等待他们退出；给每一个线程的运行函数都是thread_routine，thread_routine 中调用了pthread_once，此函数表示假设当第一个线程调用它时会运行once_routine，然后从once_routine返回即pthread_once 返回，而接下去的其它线程调用它时将不再运行once_routine。此举是为了仅仅调用pthread_key_create 一次，即产生一个pthread_key_t 值。

在thread_routine 函数中自己定义了线程特定数据的类型。对于不同的线程来说TSD的内容不同，如果线程1在第一次打印完进入睡眠的时候。线程2也開始运行并调用pthread_setspecific 绑定线程2的TSD 和key_t，此时线程1调用pthread_getspecific 返回key_t 绑定的TSD指针，仍然是线程1的TSD指针，即尽管key_t 仅仅有一个，但每一个线程都有自己的TSD。

特定数据。具有128项，通过key-value实现，一个线程创建一个key，其它线程也会创建。可是并非指向的同一快内存。他们指向自己的数据。

这就是线程特定数据。

上述代码中，即使是Sleeep(2),线程1的数据并不会被线程2的数据所影响。由于是线程私有的。

当线程退出的时候会销毁2次，由于创建了两个线程。

当中tid 是线程的id，str 是传递给thread_routine 的參数，能够看到有两个不同的ptr，且destroy 调用两次。

另外，关于Linux/Unix线程私有数据实现思想:

请參考 http://blog.csdn.net/caigen1988/article/details/7901248。写的非常好。