Posix線程編程指南(2)

時間 2020-11-29

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這是一個關於Posix線程編程的專欄。做者在闡明概念的基礎上，將向您詳細講述Posix線程庫API。本文是第2篇將向您講述線程的建立與取消。

一．概念及做用
在單線程程序中，咱們常常要用到"全局變量"以實現多個函數間共享數據。在多線程環境下，因爲數據空間是共享的，所以全局變量也爲全部線程所共有。但有時應用程序設計中有必要提供線程私有的全局變量，僅在某個線程中有效，但卻能夠跨多個函數訪問，好比程序可能須要每一個線程維護一個鏈表，而使用相同的函數操做，最簡單的辦法就是使用同名而不一樣變量地址的線程相關數據結構。這樣的數據結構能夠由Posix線程庫維護，稱爲線程私有數據（Thread-specific Data，或TSD）。

二．建立和註銷
Posix定義了兩個API分別用來建立和註銷TSD：

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *))

該函數從TSD池中分配一項，將其值賦給key供之後訪問使用。若是destr_function不爲空，在線程退出（pthread_exit()）時將以key所關聯的數據爲參數調用destr_function()，以釋放分配的緩衝區。

不論哪一個線程調用pthread_key_create()，所建立的key都是全部線程可訪問的，但各個線程可根據本身的須要往key中填入不一樣的值，這就至關於提供了一個同名而不一樣值的全局變量。在LinuxThreads的實現中，TSD池用一個結構數組表示：

static struct pthread_key_struct pthread_keys[PTHREAD_KEYS_MAX] = { { 0, NULL } };

建立一個TSD就至關於將結構數組中的某一項設置爲"in_use"，並將其索引返回給*key，而後設置destructor函數爲destr_function。

註銷一個TSD採用以下API：

int pthread_key_delete(pthread_key_t key)

這個函數並不檢查當前是否有線程正使用該TSD，也不會調用清理函數（destr_function），而只是將TSD釋放以供下一次調用pthread_key_create()使用。在LinuxThreads中，它還會將與之相關的線程數據項設爲NULL（見"訪問"）。

三．訪問
TSD的讀寫都經過專門的Posix Thread函數進行，其API定義以下：

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer)
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)

寫入（pthread_setspecific()）時，將pointer的值（不是所指的內容）與key相關聯，而相應的讀出函數則將與key相關聯的數據讀出來。數據類型都設爲void *，所以能夠指向任何類型的數據。

在LinuxThreads中，使用了一個位於線程描述結構（_pthread_descr_struct）中的二維void *指針數組來存放與key關聯的數據，數組大小由如下幾個宏來講明：

#define PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE 32
#define PTHREAD_KEY_1STLEVEL_SIZE ((PTHREAD_KEYS_MAX + PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE - 1)/PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE) 
其中在/usr/include/bits/local_lim.h中定義了PTHREAD_KEYS_MAX爲1024，所以一維數組大小爲32。
而具體存放的位置由key值通過如下計算獲得：
idx1st = key / PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZEidx2nd = key % PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE

也就是說，數據存放與一個32×32的稀疏矩陣中。一樣，訪問的時候也由key值通過相似計算獲得數據所在位置索引，再取出其中內容返回。

四．使用範例
如下這個例子沒有什麼實際意義，只是說明如何使用，以及可以使用這一機制達到存儲線程私有數據的目的。

       
 
       ＃i nclude <stdio.h>
 
 
       ＃i nclude <pthread.h>
 
 
       pthread_key_t key;
void echomsg(int t){ 
printf("destructor excuted in thread %d,param=%dn",pthread_self(),t);
}
void * child1(void *arg){
int tid=pthread_self(); 
printf("thread %d entern",tid);
pthread_setspecific(key,(void *)tid);
sleep(2); 
printf("thread %d returns %dn",tid,pthread_getspecific(key));
sleep(5);
}
void * child2(void *arg){
int tid=pthread_self();
printf("thread %d entern",tid);
pthread_setspecific(key,(void *)tid);
sleep(1);
printf("thread %d returns %dn",tid,pthread_getspecific(key));
sleep(5);
}
int main(void){
int tid1,tid2;
printf("hellon");
pthread_key_create(&key,echomsg);
pthread_create(&tid1,NULL,child1,NULL); 
pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL);
sleep(10);
pthread_key_delete(key);
printf("main thread exitn");
return 0;
} 

      
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <pthread.h>
pthread_key_t key;
void echomsg(int t){ 
printf("destructor excuted in thread %d,param=%dn",pthread_self(),t);
}
void * child1(void *arg){
int tid=pthread_self(); 
printf("thread %d entern",tid);
pthread_setspecific(key,(void *)tid);
sleep(2); 
printf("thread %d returns %dn",tid,pthread_getspecific(key));
sleep(5);
}
void * child2(void *arg){
int tid=pthread_self();
printf("thread %d entern",tid);
pthread_setspecific(key,(void *)tid);
sleep(1);
printf("thread %d returns %dn",tid,pthread_getspecific(key));
sleep(5);
}
int main(void){
int tid1,tid2;
printf("hellon");
pthread_key_create(&key,echomsg);
pthread_create(&tid1,NULL,child1,NULL); 
pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL);
sleep(10);
pthread_key_delete(key);
printf("main thread exitn");
return 0;
}