線程局部變量的使用與多線程開發
多線程，現在多核時代來臨之際，多線程編程已經成為了時髦語。有專門應運而生的Erlang，以及以Actor著稱的Scala語言。下面介紹線程局部變量的使用，對于學習使用多線程會有一些幫助。
一、概述
現在多核時代多線程開發越來越重要了，多線程相比于多進程有諸多優勢（當然也有諸多劣勢）。在早期C的庫中，有許多函數是線程不安全的，因為內部用到了靜態變量，比如：char *strtok(char *s, const char *delim); 該函數內部就有一個靜態指針，如果多個線程同時調用此函數時，可能就會出現奇怪的結果，當然也不是我們所想要的，現在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沖突問題。其實，如果保持 strtok()/2 接口不變，同時還要保證線程安全，還有一個解決辦法，那就是采用線程局部變量。
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，下面一一做個介紹（以LINUX為例）
二、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 可以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，并用對于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。例子如下：
- 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平臺下需要用: __declspec(thread) 修飾符，WIN32的東東總得要多寫幾筆，呵呵)，于是上述代碼可以修改如下：
- 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，因為當線程退出時各個線程分配的動態內存(ptr = malloc(1024)) 并沒有被釋放。
三、用ACL線程接口操作線程局部變量
為了解決上述問題，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*))，修改上述代碼如下：
- 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, 一切問題得到解決。細心的讀者會發現 pthread_create, pthread_join 前面都加了前綴: acl_, 這是因為 ACL庫對線程庫進行了封裝，以適應不同平臺下(UNIX、WIN32)下的使用，這個例子是跨平臺的，WIN32下同樣可用。
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