linux线程私有数据之一键多值技术TSD池

转自http://blog.chinaunix.net/uid-27034868-id-3349185.html,作者:bocaihuang


    进程内的所有线程共享进程的数据空间,因此全局变量为所有线程所共有。但有时线程也需要保存自己的私有数据,这时可以创建线程私有数据(Thread-specific Date)TSD来解决。在线程内部,私有数据可以被各个函数访问,但对其他线程是屏蔽的。一个明显的例子是errno,每个线程都有自己的副本,不然由于线程间的切换,在一个线程里输出的很可能是令一线程的出错信息。
    线程私有数据采用了一种一键多值的技术,即一个键对应多个数值。访问数据时都是通过键值来访问,好像是对一个变量进行访问,其实是在访问不同的数据。使用线程私有数据时,首先要为每个线程数据创建一个相关联的键。POSIX中操作线程私有数据的主要通过以下4个函数来实现:pthread_key_create(创建一个键),pthread_setspecific(为一个键设置线程私有数据),pthread_getspecific(从一个键读取线程私有数据),pthread_key_delete(删除一个键)。这几个函数的声明如下:

#include <pthread.h>

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_key_create:从Linux的TSD池中分配一项,将其值赋给key供以后访问使用,它的第一个参数key为指向键值的指针,第二个参数为一个函数指针,如果指针不为空,则在线程退出时将以key所关联的数据为参数调用destr_function(),释放分配的缓冲区。
    key一旦被创建,所有线程都可以访问它,但各线程可以根据自己的需要往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,一键多值。一键多值靠的是一个关键数据结构数组,即TSD池其结构如下:
    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destr_function。pthread_key_create 创建一个新的线程特定数据Key时,系统搜索其所在进程的 Key 结构数组,找出其中第一个不在使用的元素,并返回该元素的索引键。


    pthread_setspecific:该函数将pointer的值(不是内容)与key相关联。用pthread_setspecific为一个键指定新的线程数据时,线程必须先释放原有的线程数据用以回收空间。


    pthread_getspecific:通过该函数得到与key相关联的数据。


    pthread_key_delete:该函数用来删除一个键,键所占用的内存将被释放。需要注意的是,键占用的内存被释放,与该键关联的线程数据所占用的内存并不被释放。因此,线程数据的释放必须在释放键之前完成。

    示例代码:

/**
 * @file demo2.c
 * @Synopsis  私有数据
 *
 * #include <pthread>
 * int pthread_key_create(pthread_key_t *key,void(*destr_function)(void *));
 * pthread_key_create 从Linux 的TSD池中分配一项,将其值赋给key供以后访问
 * 使用。
 * @param pthread_key_t *key 为指向键值的指针
 * @param void(*destr_function)(void *) 如果指针不为空,
 * 则在线程退出时将以key所关联的数据为参数调用destr_function(),
 * 释放分配的缓冲区。key一旦被创建,所有线程都可以访问它,
 * 但线程都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,一键多值。一键多值靠的是一个关键数据结构数组,即TSD池,其结构如下:
 * 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
 *
 * int pthread_setspecific(pthread_key_t key,const void *pointer);
 * 该函数将pointer的值(不是内容)与key相关联。用pthread_setspecific为一个键
 * 指定新的线程数据时,线程必需先释放原有的线程数据用以回收空间。
 *
 * void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);
 * 通过该函数得到key相关联的数据
 *
 * int pthread_key_delete(pthread_key_t key);
 * 该函数用来删除一个键,删除后,键所占用的内存将被释放。需要注意的是,
 * 键占用的内存被释放,与该键关联的线程数据所占用的内存并不被释放。因此,线程
 * 数据的释放必需在释放之前完成。
 * 
 * @author MrClimb
 * @version 1.1.0
 * @date 2012-05-27
 *
 */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_key_t key;
void * thread2(void *arg)
{
    int tsd = 5;
    printf("thread %d is running\n",pthread_self());
    pthread_setspecific(key,(void *)tsd);/* 将tsd值为5设置到key中*/
    printf("thread %d returns %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));

    return NULL;
}
void * thread1(void *arg)
{
    int tsd = 0;
    pthread_t thid2;
    printf("thread %d is running \n",pthread_self());
    pthread_setspecific(key,(void *)tsd);/*将tsd值为 0设置到key中*/
    printf("thread %d returns %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));
    pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);
    sleep(5);
    return NULL;
}
void test1()
{
    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");
}
int main(int argc, char **argv)
{
#if 1
    test1();
#endif
    return 0;
}
/**
 * 主线程创建了线程thread1,线程thread1创建了thread2.两个线程分别将tsd作
 * 为线程私有数据。从程序运行结果可以看出,两个线程tsd的修改互不干扰,可
 * 以看出thread2先于thread1结束,线程在创建thread2后,睡眠5秒等待thread2
 * 执行完毕。可以看出thread2对tsd的修改并没影响到thread1的tsd的取值.
 */

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