ThreadLocal （18）

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本文详细解析ThreadLocal类的实现机制，包括其内部构造、使用方法及线程安全特性。通过实例演示ThreadLocal如何在多线程环境下为每个线程提供独立的数据存储空间，避免了全局变量带来的问题。

ThreadLocal class UML

ThreadLocal 的源代码

// Use of this source code is governed by a BSD-style license
// that can be found in the License file.
//
// Author: Shuo Chen (chenshuo at chenshuo dot com)

#ifndef MUDUO_BASE_THREADLOCAL_H
#define MUDUO_BASE_THREADLOCAL_H

#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <pthread.h>

namespace muduo
{

template<typename T>
class ThreadLocal : boost::noncopyable
{
 public:
     //构造函数，创建pkey
  ThreadLocal()
  {
     /*
     创建的键存放在pkey指定的内存单元，这个键可以被进程中的所有线程使用，但每个线程
把这个键与不同的线程 “私有数据地址” 进行关联。创建新键时，每个线程的数据地址设为NULL值。    
    ThreadLocal::destructor键的虚构函数    
     **/
    pthread_key_create(&pkey_, &ThreadLocal::destructor);
  }

  ~ThreadLocal()
  {
    pthread_key_delete(pkey_);
  }
    // 获取数据，如果数据还没有，则新建一个
  T& value()
  {
    T* perThreadValue = static_cast<T*>(pthread_getspecific(pkey_));
    if (!perThreadValue) {
      T* newObj = new T();
      //pthread_setspecific使pkey 和 私有数据进行关联
      pthread_setspecific(pkey_, newObj);
      perThreadValue = newObj;
    }
    return *perThreadValue;
  }

 private:

  static void destructor(void *x)
  {
    T* obj = static_cast<T*>(x);
    //判断是否为全类型，如果是则delete obj，
    typedef char T_must_be_complete_type[sizeof(T) == 0 ? -1 : 1];
    delete obj;
  }

 private:
  pthread_key_t pkey_;
};

}
#endif

ThreadLocal 的测试程序

#include <muduo/base/ThreadLocal.h>
#include <muduo/base/CurrentThread.h>
#include <muduo/base/Thread.h>

#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <stdio.h>

class Test:boost::noncopyable
{
private :
    std::string name_;
public :
    Test(){
        printf("tid=%d,constructing %p\n",muduo::CurrentThread::tid(),this);

    }   
    ~Test(){
        printf("tid= %d,destructing %p %s\n",muduo::CurrentThread::tid(),this,name_.c_str());
    }

    const std::string &name()const{ return name_ ;}
    void setName(const std::string &n ){ name_ = n ;}

};

muduo::ThreadLocal<Test> testObj1;
muduo::ThreadLocal<Test> testObj2;

void print(){
    printf("tid =%d\tobj1 %p\tname=%s\n",muduo::CurrentThread::tid(),
        &testObj1.value(),
        testObj1.value().name().c_str());
    printf("tid=%d\tobj2 %p name=%s\n",
        muduo::CurrentThread::tid(),
        &testObj2.value(),
        testObj2.value().name().c_str());
}

void threadFunc(){
    print();
    testObj1.value().setName("changed 1") ;
    testObj2.value().setName("changed 2");
    print();

}
int main (void ){
    testObj1.value().setName("main One");
    print();
    muduo::Thread t1 (threadFunc) ;
    t1.start();
    t1.join();
    testObj2.value().setName("main two" ) ;
    print();
    pthread_exit(0);
    return  0 ;

}

程序输出：

[root@localhost bin]# ./threadlocal_test 
tid=2915,constructing 0x9435028
tid =2915   obj1 0x9435028  name=main One
tid=2915,constructing 0x9435038
tid=2915    obj2 0x9435038 name=
tid=2916,constructing 0xb6c00468
tid =2916   obj1 0xb6c00468 name=
tid=2916,constructing 0xb6c00478
tid=2916    obj2 0xb6c00478 name=
tid =2916   obj1 0xb6c00468 name=changed 1
tid=2916    obj2 0xb6c00478 name=changed 2
tid= 2916,destructing 0xb6c00468 changed 1
tid= 2916,destructing 0xb6c00478 changed 2
tid =2915   obj1 0x9435028  name=main One
tid=2915    obj2 0x9435038 name=main two
tid= 2915,destructing 0x9435028 main One
tid= 2915,destructing 0x9435038 main two
[root@localhost bin]# ls