多线程私有数据pthread_key_create

参照：http://blog.csdn.net/xiaohuangcat/article/details/18267561

 

在多线程的环境下，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享。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线程内部有效。

如常见的errno，它返回标准的错误码。errno不应该是一个局部变量。几乎每个函数都应该可以访问他，但他又不能作为是一个全局变量。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（TSD  thread specific data）来解决。在线程内部，私有数据可以被各个函数访问。但他对其他线程是屏蔽的。

线程私有数据采用了一键多值的技术，即一个键对应多个值。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。

 

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));第一个参数为指向一个键值的指针，第二个参数指明了一个destructor函数，

如果这个参数不为空，那么当每个线程结束时，系统将调用这个函数来释放绑定在这个键上的内存块。

key一旦被创建，所有线程都可以访问它，但各线程可根据自己的需要往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，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，然后设置清理函数。

 

1、创建一个键

2、为一个键设置线程私有数据

3、从一个键读取线程私有数据void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

4、线程退出（退出时，会调用destructor释放分配的缓存，参数是key所关联的数据）

5、删除一个键

 

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

set是把一个变量的地址告诉key，一般放在变量定义之后，get会把这个地址读出来，然后你自己转义成相应的类型再去操作，注意变量的有效期。
只不过，在不同的线程里可以操作同一个key，他们不会冲突，比如线程a,b,c set同样的key，分别get得到的地址会是之前各自传进去的值。
这样做的意义在于，可以写一份线程代码，通过key的方式多线程操作不同的数据。

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value)；该函数将value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。

 

nt pthread_key_delete(pthread_key_t key);用来删除一个键，删除后，键所占用的内存将被释放。注销一个TSD，这个函数并不检查当前是否有线程正使用该TSD，也不会调用清理函数（destr_function），

而只是将TSD释放以供下一次调用pthread_key_create()使用。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。

 

简单的示例代码：

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

pthread_key_t key;
pthread_t thid1;
pthread_t thid2;

void* thread2(void* arg)
{
    printf("thread:%lu is running\n", pthread_self());
    
    int key_va = 3 ;

    pthread_setspecific(key, (void*)key_va);
    
    printf("thread:%lu return %d\n", pthread_self(), (int)pthread_getspecific(key));
}


void* thread1(void* arg)
{
    printf("thread:%lu is running\n", pthread_self());
    
    int key_va = 5;
    
    pthread_setspecific(key, (void*)key_va);

    pthread_create(&thid2, NULL, thread2, NULL);

    printf("thread:%lu return %d\n", pthread_self(), (int)pthread_getspecific(key));
}


int main()
{
    printf("main thread:%lu is running\n", pthread_self());

    pthread_key_create(&key, NULL);

    pthread_create(&thid1, NULL, thread1, NULL);

    pthread_join(thid1, NULL);
    pthread_join(thid2, NULL);

    int key_va = 1;
    pthread_setspecific(key, (void*)key_va);
    
    printf("thread:%lu return %d\n", pthread_self(), (int)pthread_getspecific(key));

    pthread_key_delete(key);
        
    printf("main thread exit\n");
    return 0;
}

 释放空间、每次设置之前判断的代码：

/*三个线程：主线程,th1,th2各自有自己的私有数据区域
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

static pthread_key_t str_key;
//define a static variable that only be allocated once
static pthread_once_t str_alloc_key_once=PTHREAD_ONCE_INIT;
static void str_alloc_key();
static void str_alloc_destroy_accu(void* accu);

char* str_accumulate(const char* s)
{    char* accu;
    
    pthread_once(&str_alloc_key_once,str_alloc_key);//str_alloc_key()这个函数只调用一次
    accu=(char*)pthread_getspecific(str_key);//取得该线程对应的关键字所关联的私有数据空间首址
    if(accu==NULL)//每个新刚创建的线程这个值一定是NULL（没有指向任何已分配的数据空间）
    {    accu=malloc(1024);//用上面取得的值指向新分配的空间
        if(accu==NULL)    return NULL;
        accu[0]=0;//为后面strcat()作准备
      
        pthread_setspecific(str_key,(void*)accu);//设置该线程对应的关键字关联的私有数据空间
        printf("Thread %lx: allocating buffer at %p\n",pthread_self(),accu);
     }
     strcat(accu,s);
     return accu;
}
//设置私有数据空间的释放内存函数
static void str_alloc_key()
{    pthread_key_create(&str_key,str_alloc_destroy_accu);/*创建关键字及其对应的内存释放函数，当进程创建关键字后，这个关键字是NULL。之后每创建一个线程os都会分给一个对应的关键字，关键字关联线程私有数据空间首址，初始化时是NULL*/
    printf("Thread %lx: allocated key %d\n",pthread_self(),str_key);
}
/*线程退出时释放私有数据空间,注意主线程必须调用pthread_exit()(调用exit()不行)才能执行该函数释放accu指向的空间*/
static void str_alloc_destroy_accu(void* accu)
{    printf("Thread %lx: freeing buffer at %p\n",pthread_self(),accu);
    free(accu);
}
//线程入口函数
void* process(void *arg)
{    char* res;
    res=str_accumulate("Resule of ");
    if(strcmp((char*)arg,"first")==0)
        sleep(3);
    res=str_accumulate((char*)arg);
    res=str_accumulate(" thread");
    printf("Thread %lx: \"%s\"\n",pthread_self(),res);
    return NULL;
}
//主线程函数
int main(int argc,char* argv[])
{    char* res;
    pthread_t th1,th2;
    res=str_accumulate("Result of ");
    pthread_create(&th1,NULL,process,(void*)"first");
    pthread_create(&th2,NULL,process,(void*)"second");
    res=str_accumulate("initial thread");
    printf("Thread %lx: \"%s\"\n",pthread_self(),res);
    pthread_join(th1,NULL);
    pthread_join(th2,NULL);
    pthread_exit(0);
}