线程本地存储（TLS）的学习

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一、引言

最近在看jemalloc的文章 A Scalable Concurrent malloc(3) Implementation for FreeBSD， 文中有提到，在分配Arena的时候用到了线程本地存储技术（thread-local storage），这里发散一下，复习一下什么是线程本地存储。

二、简介

Thread-local storage，也就是在多线程程序中，为每个线程提供该线程独占的静态或者全局内存区域。说白了，也就是每个线程独享的全局变量。重所周知，在一个进程中，全局区的数据是被该进程的所有线程所共享的，而全局变量和静态变量位于内存地址空间中的全局数据区。然而，线程作为一个独立的执行体，能否有自己独有的全局变量呢？于是，就有了TLS技术。

三、示例

Windows下和Linux下对于线程本地存储的实现技术不同，所提供的接口也不一样。没关系，这里示例学习中，采用C++11。c++11将线程进行了封装，线程类位于<thread>中，示例代码如下：

#include <iostream>#include <thread>#include <unistd.h>#include <mutex>using namespace std;int var(0);//thread_local int var(0);std::mutex mtx;void StartFunc() {    std::unique_lock<std::mutex> lck (mtx);    var++;    cout << "Thread id:" <<  std::this_thread::get_id()        << " var:" <<var << endl; }int main() {    for( int i = 0; i < 4; ++i ) {        std::thread( StartFunc ).detach();    }    ::sleep(3);   }
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其中Thread对象就是C++11中已经封装好的线程类对象，接收一个函数名作为参数，创建一个线程，这里创建四个线程，分别对全局变量var 进行操作，结果可想而知：

每个线程共享var变量，所以var变量是累加的。那么换成TSL变量呢？在c++11中，TSL变量很简单，C++11提供关键字thread_local，对于全局变量的生命，改成thread_local int var(0); 执行结果变为： 

因为这个变量被每个线程独享，所以变量的值不会共享给其他的线程。

四、应用场景

那么问题来了，为什么会有TLS呢，举一个应用场景，对于errno的操作，如果errno是全局共享的，那么一个线程中错误码被设置了，那么很可能，这个错误码会被后面的一个线程给覆盖，这样，就没法拿到前一个线程的错误码了，所以，对于错误码errno，最好的方式是提供TLS，让每个线程都拥有自己的错误码，线程之间互不影响，一旦线程执行出错，就可以拿到这个线程的错误原因了。