muduo网络库学习之ThreadLocal 类、ThreadLocalSingleton类封装知识点

一、ThreadLocal<T>类

1、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。

2、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。

3、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。

4、POSIX线程库通过维护一定的数据结构来解决这个问题，这些数据称为（Thread-specific Data，或 TSD）。

5、线程特定数据也称为线程本地存储TLS（Thread-local storage）

6、对于POD类型的线程本地存储，可以用__thread关键字

pthread_key_create、pthread_key_delete、pthread_getspecific、pthread_setspecific，更多信息请看 这里。

template<typename T>
class ThreadLocal : boost::noncopyable

一旦某个线程创建了一个key，比如key[1]，那么其他线程也有自己的key[1]，它们通过各自的key[1]访问到的实际数据（堆上内存分配的空间）是不同的，pthread_key_delete 只是删除key，实际数据空间的释放需要在pthread_key_create 中注册一个回调函数destructor去delete T*。

ThreadLocal()
  {

    pthread_key_create(&pkey_, &ThreadLocal::destructor);

  }

当某个线程运行结束，这个线程对应的实际数据T也没有存在的价值，会调用destructor，从而delete T*;

也就是说如果有两个线程，那么destructor会执行两次，因为实际数据T在每个线程中各有一份。

key 的删除在~ThreadLocal()函数内：

~ThreadLocal()
 {

    pthread_key_delete(pkey_);

 }

测试代码：

SingletonThreadLocal_test.cc：

 C++ Code 

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#include <muduo/base/Singleton.h> #include <muduo/base/CurrentThread.h> #include <muduo/base/ThreadLocal.h> #include <muduo/base/Thread.h> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/noncopyable.hpp> #include <stdio.h> class Test : boost::noncopyable { public:     Test()     {         printf( "tid=%d, constructing %p\n", muduo::CurrentThread::tid(),  this);     }     ~Test()     {         printf( "tid=%d, destructing %p %s\n", muduo::CurrentThread::tid(),  this, name_.c_str());     }      const std::string &name()  const     {          return name_;     }      void setName( const std::string &n)     {         name_ = n;     } private:     std::string name_; }; #define STL muduo::Singleton<muduo::ThreadLocal<Test> >::instance().value() void print() {     printf( "tid=%d, %p name=%s\n",            muduo::CurrentThread::tid(),            &STL,            STL.name().c_str()); } void threadFunc( const  char *changeTo) {     print();     STL.setName(changeTo);     sleep( 1);     print(); } int main() {     STL.setName( "main one");     muduo::Thread t1(boost::bind(threadFunc,  "thread1"));     muduo::Thread t2(boost::bind(threadFunc,  "thread2"));     t1.start();     t2.start();     t1.join();     print();     t2.join();     pthread_exit( 0); }

muduo::Singleton<muduo::ThreadLocal<Test> >::instance() 保证不同线程调用返回的都是同一个ThreadLocal<Test> 对象，

而不同线程调用 ThreadLocal<Test>.value(); 返回的是不同的Test对象，即在不同线程中各有一份实际数据。

输出如下:

// 红色为不同Test对象的地址

simba@ubuntu:~/Documents/build/debug/bin$ ./singletonthreadlocal_test 
tid=2894, constructing 0x8507038 //main thread
tid=2896, constructing 0xb6200468 // thread2
tid=2896, 0xb6200468 name=
tid=2895, constructing 0xb6300468 // thread1
tid=2895, 0xb6300468 name=
tid=2896, 0xb6200468 name=thread2
tid=2896, destructing 0xb6200468 thread2
tid=2895, 0xb6300468 name=thread1
tid=2895, destructing 0xb6300468 thread1
tid=2894, 0x8507038 name=main one
tid=2894, destructing 0x8507038 main one
simba@ubuntu:~/Documents/build/debug/bin$ 

二、ThreadLocalSingleton<T>类

template<typename T>

class ThreadLocalSingleton : boost::noncopyable

{

     class Deleter { };

};

每个线程都有一个单例对象T，即每个线程都有一个T*（__thread修饰，指针是POD类型数据），每个线程都有各自的特定数据（用TSD实现），t_value_ 即指向实际数据T的指针。

其中instance() 的实现与Singleton 类的实现不同，因为这里是每个线程各有一个单例对象T，而不是所有线程共享一个。

deleter_ 是静态数据成员，为所有线程所共享；t_value_ 虽然也是静态数据成员，但加了__thread 修饰符，故每一个线程都会有一份。Deleter类是用来实现当某个线程执行完毕，执行注册的destructor函数，进而delete t_value_ 。key 的删除在~Deleter() 中

~Deleter()
{
      pthread_key_delete(pkey_);
}

测试代码：

ThreadLocalSingleton_test.cc：

 C++ Code 

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#include <muduo/base/ThreadLocalSingleton.h> #include <muduo/base/CurrentThread.h> #include <muduo/base/Thread.h> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/noncopyable.hpp> #include <stdio.h> class Test : boost::noncopyable { public:     Test()     {         printf( "tid=%d, constructing %p\n", muduo::CurrentThread::tid(),  this);     }     ~Test()     {         printf( "tid=%d, destructing %p %s\n", muduo::CurrentThread::tid(),  this, name_.c_str());     }      const std::string &name()  const     {          return name_;     }      void setName( const std::string &n)     {         name_ = n;     } private:     std::string name_; }; void threadFunc( const  char *changeTo) {     printf( "tid=%d, %p name=%s\n",            muduo::CurrentThread::tid(),            &muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance(),            muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance().name().c_str());     muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance().setName(changeTo);     sleep( 2);   //如果没有sleep,可能thread2在thread1退出后才运行，%p可能是原来的值     printf( "tid=%d, %p name=%s\n",            muduo::CurrentThread::tid(),            &muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance(),            muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance().name().c_str());      // no need to manually delete it      // muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::destroy(); } int main() {     muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance().setName( "main one");     muduo::Thread t1(boost::bind(threadFunc,  "thread1"));     muduo::Thread t2(boost::bind(threadFunc,  "thread2"));     t1.start();     t2.start();     t1.join();     printf( "tid=%d, %p name=%s\n",            muduo::CurrentThread::tid(),            &muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance(),            muduo::ThreadLocalSingleton<Test>::instance().name().c_str());     t2.join();     pthread_exit( 0); }

输出如下：

// 红色为不同Test 对象的地址

simba@ubuntu:~/Documents/build/debug/bin$ ./threadlocalsingleton_test 
tid=3341, constructing 0x8a22028   // main thread
tid=3343, constructing 0xb6200468   // thread 2
tid=3343, 0xb6200468 name=
tid=3342, constructing 0xb6000468   // thread 1
tid=3342, 0xb6000468 name=
tid=3343, 0xb6200468 name=thread2
tid=3343, destructing 0xb6200468 thread2
tid=3342, 0xb6000468 name=thread1
tid=3342, destructing 0xb6000468 thread1
tid=3341, 0x8a22028 name=main one
tid=3341, destructing 0x8a22028 main one

参考：

muduo manual.pdf

《linux 多线程服务器编程：使用muduo c++网络库》