Linux系统编程——线程私有数据

在多线程程序中。常常要用全局变量来实现多个函数间的数据共享。因为数据空间是共享的，因此全局变量也为全部线程共同拥有。

測试代码例如以下：

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

int key = 100; //全局变量

void *helloworld_one(void *arg)
{
	printf("the message is %s
",(char *)arg);
	key = 10;
	printf("key=%d, the child id is %lu
", key, pthread_self());
	
	return NULL;
}

void *helloworld_two(void *arg)
{
	printf("the message is %s
", (char *)arg);
	sleep(1);
	printf("key=%d, the child id is %lu
", key, pthread_self());
	
	return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	pthread_t thread_id_one;
	pthread_t thread_id_two;

	//创建线程
	pthread_create(&thread_id_one, NULL, helloworld_one, "helloworld_one");
	pthread_create(&thread_id_two, NULL, helloworld_two, "helloworld_two");
	
	//等待线程结束。回收资源
	pthread_join(thread_id_one, NULL);
	pthread_join(thread_id_two, NULL);
	
	return 0;
}

执行结果例如以下：

由执行结果能够看出，当中一个线程对全局变量的改动将影响到还有一个线程的訪问。

但有时应用程序设计中必要提供线程私有的全局变量，这个变量仅在线程中有效。但却能够跨过多个函数訪问。

比方在程序里可能须要每一个线程维护一个链表。而会使用同样的函数来操作这个链表，最简单的方法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构。这种数据结构能够由 Posix 线程库维护，成为线程私有数据 (Thread-specific Data，或称为 TSD)。

以下接口所需头文件：

#include <pthread.h>

1）创建线程私有数据

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));

功能：

创建一个类型为 pthread_key_t 类型的私有数据变量( key )。

參数：

key：在分配( malloc )线程私有数据之前，须要创建和线程私有数据相关联的键( key )，这个键的功能是获得对线程私有数据的訪问权。
destructor：清理函数名字( 如：fun )。当线程退出时，假设线程私有数据地址不是非 NULL，此函数会自己主动被调用。
该函数指针能够设成 NULL ，这样系统将调用默认的清理函数。

回调函数其定义例如以下：
void fun(void *arg)
{
// arg 为 key 值
}

返回值：

成功：0
失败：非 0

不论哪个线程调用 pthread_key_create()，所创建的 key 都是全部线程可訪问，但各个线程可依据自己的须要往 key 中填入不同的值，相当于提供了一个同名不同值的变量。

2）注销线程私有数据

int pthread_key_delete(pthread_key_t key);

功能：

注销线程私有数据。
这个函数并不会检查当前是否有线程正使用线程私有数据( key )，也不会调用清理函数 destructor() 。而仅仅是将线程私有数据( key )释放以供下一次调用 pthread_key_create() 使用。

參数：

key：待注销的私有数据。

返回值：

成功：0
失败：非 0

3）设置线程私有数据的关联

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

功能：

设置线程私有数据( key ) 和 value 关联，注意，是 value 的值（不是所指的内容）和 key 相关联。

參数：

key：线程私有数据。
value：和 key 相关联的指针。

返回值：

成功：0
失败：非 0

4）读取线程私有数据所关联的值

void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

功能：

读取线程私有数据( key )所关联的值。

參数：

key：线程私有数据。

返回值：

成功：线程私有数据( key )所关联的值。
失败：NULL

演示样例代码例如以下：

// this is the test code for pthread_key 
#include <stdio.h> 
#include <pthread.h> 

pthread_key_t key;	// 私有数据。全局变量

void echomsg(void *t) 
{ 
	printf("[destructor] thread_id = %lu, param = %p
", pthread_self(), t); 
} 

void *child1(void *arg) 
{ 
	int i = 10;
	
	pthread_t tid = pthread_self(); //线程号
	printf("
set key value %d in thread %lu
", i, tid); 
	
	pthread_setspecific(key, &i); // 设置私有数据
	
	printf("thread one sleep 2 until thread two finish

");
	sleep(2); 
	printf("
thread %lu returns %d, add is %p
",
		tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key) ); 
} 

void *child2(void *arg) 
{ 
	int temp = 20;
	
	pthread_t tid = pthread_self();  //线程号
	printf("
set key value %d in thread %lu
", temp, tid); 
	
	pthread_setspecific(key, &temp); //设置私有数据
	
	sleep(1); 
	printf("thread %lu returns %d, add is %p
", 
		tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key)); 
} 

int main(void) 
{ 
	pthread_t tid1,tid2; 
	pthread_key_create(&key, echomsg); // 创建
	
	pthread_create(&tid1, NULL, child1, NULL); 
	pthread_create(&tid2, NULL, child2, NULL); 
	pthread_join(tid1, NULL);
	pthread_join(tid2, NULL);
	
	pthread_key_delete(key); // 注销
	
	return 0; 
}

执行结果例如以下：