多線程開發時線程局部變量的使用

1、概述

　　如今多核時代多線程開發愈來愈重要了，多線程相比於多進程有諸多優點（固然也有諸多劣勢）。在早期C的庫中，有許多函數是線程不安全的，由於內部用到了靜態變量，好比：char *strtok(char *s, const char *delim); 該函數內部就有一個靜態指針，若是多個線程同時調用此函數時，可能就會出現奇怪的結果，固然也不是咱們所想要的，如今LINUX對此函數功能有一個線程安全版本的接口：char *strtok_r(char *s, const char *delim, char **ptrptr)，這就避免了多個線程同時訪問的衝突問題。其實，若是保持 strtok()/2 接口不變，同時還要保證線程安全，還有一個解決辦法，那就是採用線程局部變量。

　　使用線程局部變量有兩種使用方式，一個稍微麻煩些，一個比較簡單，下面一一作個介紹（以LINUX爲例）

2、線程局部變量的使用

      比較麻煩些的使用方法用到的函數主要有三個：pthread_once(pthread_once_t*, void (*init_routine)(void)), pthread_key_create()/2, pthread_setspecific()/2, pthread_getspecific()/1，其中 pthread_once 能夠保證在整個進程空間init_routine函數僅被調用一次（它解決了多線程環境中使得互斥量和初始化代碼都僅被初始化一次的問題）；pthread_key_create 的參數之一指一個析構函數指針，當某個線程終止時該析構函數將被調用，並用對於一個進程內的給定鍵，該函數只能被調用一次；pthread_sespecific 和 pthread_getspecific 用來存放和獲取與一個鍵關聯的值。例子以下：

 

pthread_key_t key;
pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

static void destructor(void *ptr)
{
    free(ptr);
}

void init_once(void)
{
    pthread_key_create(&key, destructor);
}

static void *get_buf(void)
{
    pthread_once(&once, init_once);

    if ((ptr = pthread_getspecific(key)) == NULL) {
        ptr = malloc(1024);
        pthread_setspecific(key, ptr);
    }
    return (ptr);
}

static void *thread_fn(void *arg)
{
    char *ptr = (char*) get_buf();

    sprintf(ptr, "hello world");
    printf(">>%s\n", ptr);
    return (NULL);
}

void test(void)
{
    int   i, n = 10;
    pthread_t tids[10];

    for (i = 0; i < n; i++) {
        pthread_create(&tids[i], NULL, thread_fn, NULL);
    }

    for (i = 0; i < n; i++) {
        pthread_join(&tids[i], NULL);
    }
}

 

   另外，還有一個更加簡單使用線程局部變量的方法：__thread 修飾符, (在WIN32平臺下須要用: __declspec(thread) 修飾符，WIN32的東東總得要多寫幾筆，呵呵)，因而上述代碼能夠修改以下：

 

static void *get_buf(void)
{
    static __thread void *ptr = malloc(1024);
    return (ptr);
}

static void *thread_fn(void *arg)
{
    char *ptr = (char*) get_buf();

    sprintf(ptr, "hello world");
    printf(">>%s\n", ptr);
    return (NULL);
}

void test(void)
{
    int   i, n = 10;
    pthread_t tids[10];

    for (i = 0; i < n; i++) {
        pthread_create(&tids[i], NULL, thread_fn, NULL);
    }

    for (i = 0; i < n; i++) {
        pthread_join(&tids[i], NULL);
    }
}

 

    看到沒有，這段代碼比前面一個簡單許多，但卻有一個問題，它存在內存泄露問題，由於當線程退出時各個線程分配的動態內存(ptr = malloc(1024)) 並無被釋放。

3、用ACL線程接口操做線程局部變量

    爲了解決上述問題，ACL庫中實現了線程局部變量的簡單釋放功能：acl_pthread_atexit_add(void *arg, void (*free_callback)(void*))，修改上述代碼以下：

 

static void free_fn(void *ptr)
{
    free(ptr);
}

static void *get_buf(void)
{
    static __thread void *ptr = malloc(1024);

    acl_pthread_atexit_add(ptr, free_fn);
    return (ptr);
}

static void *thread_fn(void *arg)
{
    char *ptr = (char*) get_buf();

    sprintf(ptr, "hello world");
    printf(">>%s\n", ptr);
    return (NULL);
}

void test(void)
{
    int   i, n = 10;
    pthread_t tids[10];

    for (i = 0; i < n; i++) {
        acl_pthread_create(&tids[i], NULL, thread_fn, NULL);
    }

    for (i = 0; i < n; i++) {
        acl_pthread_join(&tids[i], NULL);
    }
}

 

    ok, 一切問題獲得解決。細心的讀者會發現 pthread_create, pthread_join 前面都加了前綴: acl_, 這是由於 ACL庫對線程庫進行了封裝，以適應不一樣平臺下(UNIX、WIN32)下的使用，這個例子是跨平臺的，WIN32下一樣可用。

 

    我的微博：http://weibo.com/zsxxsz