多线程编程中的数据共享与线程安全-优快云博客

本文探讨了多线程编程中的数据共享问题，强调了线程间共享数据可能导致的冲突和挑战。通过介绍关键字`volatile`的使用以及线程特定数据（TSD），阐述了如何管理和保护共享变量。同时提到了线程数据的创建、指定、读取和删除相关函数，以及如何利用`pthread_once`确保键的唯一创建和销毁。

4. 线程的数据处理

　　和进程相比，线程的最大优点之一是数据的共享性，各个进程共享父进程处沿袭的数据段，可以方便的获得、修改数据。但这也给多线程编程带来了许多问题。我们必须当心有多个不同的进程访问相同的变量。许多函数是不可重入的，即同时不能运行一个函数的多个拷贝（除非使用不同的数据段）。在函数中声明的静态变量常常带来问题，函数的返回值也会有问题。因为如果返回的是函数内部静态声明的空间的地址，则在一个线程调用该函数得到地址后使用该地址指向的数据时，别的线程可能调用此函数并修改了这一段数据。在进程中共享的变量必须用关键字volatile来定义，这是为了防止编译器在优化时（如gcc中使用-OX参数）改变它们的使用方式。为了保护变量，我们必须使用信号量、互斥等方法来保证我们对变量的正确使用。下面，我们就逐步介绍处理线程数据时的有关知识。

// 线程的共享性为其消耗减负，其中重点是对于变量的操作。

4.1 线程数据

　　在单线程的程序里，有两种基本的数据：全局变量和局部变量。但在多线程程序里，还有第三种数据类型：线程数据（TSD: Thread-Specific Data）。它和全局变量很象，在线程内部，各个函数可以象使用全局变量一样调用它，但它对线程外部的其它线程是不可见的。这种数据的必要性是显而易见的。例如我们常见的变量errno，它返回标准的出错信息。它显然不能是一个局部变量，几乎每个函数都应该可以调用它；但它又不能是一个全局变量，否则在A线程里输出的很可能是B线程的出错信息。要实现诸如此类的变量，我们就必须使用线程数据。我们为每个线程数据创建一个键，它和这个键相关联，在各个线程里，都使用这个键来指代线程数据，但在不同的线程里，这个键代表的数据是不同的，在同一个线程里，它代表同样的数据内容。

// 这个键其实就是个vector标记量猜的。。

和线程数据相关的函数主要有4个：创建一个键；为一个键指定线程数据；从一个键读取线程数据；删除键。
　　创建键的函数原型为：

extern int pthread_key_create __P ((pthread_key_t *__key,void (*__destr_function) (void *)));

// 这个double void 究竟啥意思啊

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。这个函数常和函数pthread_once ((pthread_once_t*once_control, void (*initroutine) (void)))一起使用，为了让这个键只被创建一次。函数pthread_once声明一个初始化函数，第一次调用pthread_once时它执行这个函数，以后的调用将被它忽略

// 第二个是destructor 不懂。。这他妈也不像啊沃日。

在下面的例子中，我们创建一个键，并将它和某个数据相关联。我们要定义一个函数createWindow，这个函数定义一个图形窗口（数据类型为Fl_Window *，这是图形界面开发工具FLTK中的数据类型）。由于各个线程都会调用这个函数，所以我们使用线程数据。

/* 声明一个键*/
pthread_key_t myWinKey;
/* 函数 createWindow */
void createWindow ( void ) {
    Fl_Window * win;
    static pthread_once_t once= PTHREAD_ONCE_INIT;
    /* 调用函数createMyKey，创建键*/
    pthread_once ( & once, createMyKey) ;
    /*win指向一个新建立的窗口*/
    win=new Fl_Window( 0, 0, 100, 100, "MyWindow");
    /* 对此窗口作一些可能的设置工作，如大小、位置、名称等*/
    setWindow(win);
    /* 将窗口指针值绑定在键myWinKey上*/
    pthread_setpecific ( myWinKey, win);
}

/* 函数 createMyKey，创建一个键，并指定了destructor */
void createMyKey ( void ) {
    pthread_keycreate(&myWinKey, freeWinKey);
}

/* 函数 freeWinKey，释放空间*/
void freeWinKey ( Fl_Window * win){
    delete win;
}