【Linux系统编程】线程私有数据

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01. 线程之间共享数据
02. 线程私有数据
- 2.1 创建线程私有数据
- 2.2 销毁线程私有数据
- 2.3 关联线程私有数据成员
- 2.4 读取线程私有数据所关联的值
03. 案例实践
04. 附录

01. 线程之间共享数据

在多线程程序中，经常要用全局变量来实现多个函数间的数据共享。由于数据空间是共享的，因此全局变量也为所有线程共有。

测试代码:

#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\n",(char *)arg);key = 10;printf("key=%d, the child id is %lu\n", key, pthread_self());return NULL;
}void *helloworld_two(void *arg)
{printf("the message is %s\n", (char *)arg);sleep(1);printf("key=%d, the child id is %lu\n", 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;
}

测试结果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c -pthread
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out
the message is helloworld_one
key=10, the child id is 139954627110656
the message is helloworld_two
key=10, the child id is 139954618717952
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

由运行结果可以看出，其中一个线程对全局变量的修改将影响到另一个线程的访问。

02. 线程私有数据

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，但却可以跨过多个函数访问。比如在程序里可能需要每个线程维护一个链表，而会使用相同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。这样的数据结构可以由 Posix 线程库维护，成为线程私有数据 (Thread-specific Data，或称为 TSD)。

2.1 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 )。
参数：key：在分配( malloc )线程私有数据之前，需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访问权。destructor：清理函数名字( 如：fun )。当线程退出时，如果线程私有数据地址不是非 NULL，此函数会自动被调用。该函数指针可以设成 NULL ，这样系统将调用默认的清理函数。回调函数其定义如下：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 都是所有线程可访问，但各个线程可根据自己的需要往 key 中填入不同的值，相当于提供了一个同名不同值的变量。

2.2 销毁线程私有数据

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() ，而只是将线程私有数据( key )释放以供下一次调用pthread_key_create() 使用。
参数：key：待注销的私有数据。
返回值：成功：0失败：非 0

2.3 关联线程私有数据成员

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。
参数：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

2.4 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。
参数：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

03. 案例实践

测试程序

// 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\n", pthread_self(), t);
} void *child1(void *arg)
{ int i = 10;pthread_t tid = pthread_self(); //线程号printf("\nset key value %d in thread %lu\n", i, tid); pthread_setspecific(key, &i); // 设置私有数据printf("thread one sleep 2 until thread two finish\n\n");sleep(2); printf("\nthread %lu returns %d, add is %p\n",tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key) );
} void *child2(void *arg)
{ int temp = 20;pthread_t tid = pthread_self();  //线程号printf("\nset key value %d in thread %lu\n", temp, tid); pthread_setspecific(key, &temp); //设置私有数据sleep(1); printf("thread %lu returns %d, add is %p\n", 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:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out  set key value 10 in thread 140551366268672set key value 20 in thread 140551357875968
thread one sleep 2 until thread two finishthread 140551357875968 returns 20, add is 0x7fd4a9c23ecc
[destructor] thread_id = 140551357875968, param = 0x7fd4a9c23eccthread 140551366268672 returns 10, add is 0x7fd4aa424ecc
[destructor] thread_id = 140551366268672, param = 0x7fd4aa424ecc
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

从运行结果来看，各线程对自己的私有数据操作互不影响。也就是说，虽然 key 是同名且全局，但访问的内存空间并不是同一个。

04. 附录

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