线程控制－私有数据

在多线程环境下，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共有。在程序设计中有时需要保存线程自己的全局变量，这种特殊的变量仅在某个线程内部有效。如常见的变量errno，它返回标准的出错代码。errno不应该是一个局部变量，几乎每个函数都应该可以访问它；但它又不能作为一个全局变量，否则在一个线程里输出的很可能是另一个线程的出错信息，这个问题可以通过创建线程的私有数据（Thread-specific Data，或TSD）来解决。在线程内部，线程私有数据可以被各个函数访问，但它对其他线程是屏蔽的。
    线程私有数据采用了一种被称为一键多值的技术，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。在各个线程内部，都使用这个公用的键来指代线程数据，但是在不同的线程中，这个键代表的数据是不同的。操作线程私有数据的函数主要有4个：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
int pthread_key_create(pthread_key_t *key,void (*destr_function)(void *));
int pthread_setspecific(pthread_key_t key,const void *pointer));
void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);
int pthread_key_delete(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_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。
    例8－4将实现如何创建和使用线程的私有数据，具体代码如下所示。
    例8－4
#include
#include
#include

pthread_key_t key;

void * thread2(void *arg)
{
int tsd = 5;
printf("thread %d is running\n",pthread_self());
pthread_setspecific(key,(void *)tsd);
printf("thread %d returns %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));
}

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

printf("thread %d is running\n",pthread_self());
pthread_setspecific(key,(void *)tsd);
pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL);
sleep(2);
printf("thread %d return %d\n",pthread_self(),pthread_getspecific(key));
}

int main(void)
{
pthread_t thid1;
printf("main thread begins running\n");
pthread_key_create(&key,NULL);
pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL);
sleep(5);
pthread_key_delete(key);
printf("main thread exit\n");
return 0;
}
    编译并执行，结果如下：
$ gcc -o 8-4 8-4.c -g -l pthread
$ ./8-4
main thread begins running
thread -1209746544 is running
thread -1218139248 is running
thread -1218139248 returns 5
thread -1209746544 return 0
main thread exit
    程序说明：程序中，主线程创建了线程thread1，线程thread1创建了线程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3s等待thread2执行完毕。主线程睡眠5s等待thread1结束。可以看出thread2对tsd的修改并没影响到thread1的tsd的取值。