线程私有数据

概念及作用
       在单线程程序中，我们经常要用到"全局变量"以实现多个函数间共享数据。在多线程环境下，由于数据空间是共享的，因此全局变量也为所有线程所共有。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，但却可以跨多个函数访问，比如程序可能需要每个线程维护一个链表，而使用相同的函数操作，最简单的办法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构。这样的数据结构可以由Posix线程库维护，称为线程私有数据（Thread-specific Data，或TSD）。

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *))

该函数从TSD池中分配一项，将其值赋给key供以后访问使用。如果destr_function不为空，在线程退出（pthread_exit()）时将以key所关联的数据为参数调用destr_function()，以释放分配的缓冲区。
不论哪个线程调用pthread_key_create()，所创建的key都是所有线程可访问的，但各个线程可根据自己的需要往key中填入不同的值，这就相当于提供了一个同名而不同值的全局变量。在LinuxThreads的实现中，TSD池用一个结构数组表示：
static struct pthread_key_struct pthread_keys[PTHREAD_KEYS_MAX] = { { 0, NULL } };

创建一个TSD就相当于将结构数组中的某一项设置为"in_use"，并将其索引返回给*key，然后设置destructor函数为destr_function。
注销一个TSD采用如下API：
int pthread_key_delete(pthread_key_t key)

这个函数并不检查当前是否有线程正使用该TSD，也不会调用清理函数（destr_function），而只是将TSD释放以供下一次调用pthread_key_create()使用。在LinuxThreads中，它还会将与之相关的线程数据项设为NULL（见"访问"）。
访问
TSD的读写都通过专门的Posix Thread函数进行，其API定义如下：
int  pthread_setspecific(pthread_key_t  key,  const   void  *pointer)
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)

写入（pthread_setspecific()）时，将pointer的值（不是所指的内容）与key相关联，而相应的读出函数则将与key相关联的数据读出来。数据类型都设为void *，因此可以指向任何类型的数据。
在LinuxThreads中，使用了一个位于线程描述结构（_pthread_descr_struct）中的二维void *指针数组来存放与key关联的数据，数组大小由以下几个宏来说明：
#define PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE       32
#define PTHREAD_KEY_1STLEVEL_SIZE   
((PTHREAD_KEYS_MAX + PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE - 1)
/ PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE)
    其中在/usr/include/bits/local_lim.h中定义了PTHREAD_KEYS_MAX为1024，因此一维数组大小为32。而具体存放的位置由key值经过以下计算得到：
idx1st = key / PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE
idx2nd = key % PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE

也就是说，数据存放与一个32×32的稀疏矩阵中。同样，访问的时候也由key值经过类似计算得到数据所在位置索引，再取出其中内容返回。

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

 

pthread_key_t key;

 

void Print()
{

        printf("thread %u returns %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));

}

void *thread2(void *arg)
{
        int tsd = 5;

        printf("thread %u is running \n",pthread_self());
        pthread_setspecific(key,(void *)tsd);
        Print();
//      printf("thread %u return s %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));

}

 

 

void *thread1(void *arg)
{
        int tsd = 0;
        pthread_t thid2;

        printf("thread %u is running \n",pthread_self());
        pthread_setspecific(key,(void *)tsd);

        pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);

        sleep(1);

//      printf("thread %u returns %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));

        Print();
}

int main()
{
        pthread_t thid1;

        printf("main thread begins running\n");
        pthread_key_create(&key,NULL);

        pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);
            sleep(3);

        pthread_key_delete(key);

        printf("main thread exit\n");

        return 0;
｝

运行结果为：

main thread begins running
thread 3086277520 is running
thread 3075787664 is running
thread 3075787664 returns 5
thread 3086277520 returns 0
main thread exit