线程私有数据TSD

       在单线程程序中，我们经常要用到"全局变量"以实现多个函数间共享数据。在多线程环境下，由于数据空间是共享的，因此全局变量也为所有线程所共有。但有时应用程序设计中有必要提供线程私有的全局变量，仅在某个线程中有效，但却可以跨多个函数访问，比如程序可能需要每个线程维护一个链表，而使用相同的函数操作，最简单的办法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构。这样的数据结构可以由Posix线程库维护，称为线程私有数据（Thread-specific Data，或TSD）。

     下面的系统调用将实现TSD：

     创建和注销

             Posix定义了两个API分别用来创建和注销TSD：

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

                该函数从TSD池中分配一项，将其值赋给key供以后访问使用。如果destr_function不为空，在线程退出（pthread_exit()）时将以key所关联的数据为参数调用destr_function()，以释放分配的缓冲区。不论哪个线程调用pthread_key_create()，所创建的key都是所有线程可访问的，但各个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。在LinuxThreads的实现中，TSD池用一个结构数组表示：

            注销一个TSD采用如下API：

                     int pthread_key_delete(pthread_key_t key)

                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。在LinuxThreads中，它还会将与之相关的线程数据项设为NULL。

      TSD的读写都通过专门的Posix Thread函数进行，其API定义如下：

                     int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer)

                     void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)

                写入（pthread_setspecific()）时，将pointer的值（不是所指的内容）与key相关联，而相应的读出函数则将与key相关联的数据读出来。数据类型都设为void *，因此可以指向任何类型的数据。

一个实例：

#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<boost/noncopyable.hpp>
using namespace std;
using namespace boost;
template<typename T>
class ThreadSpecificData:boost::noncopyable{
public:
ThreadSpecificData(){
pthread_key_create(&key,&destructor);
}
~ThreadSpecificData(){
pthread_key_delete(key);
}
T& value(){
T* data=static_cast<T*>(pthread_getspecific(key));//static_cast < type-id > ( expression )将expression转换为type-id类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性
if(!data){//这里采用单件模式，因为不涉及跨线程所以是安全的单件模式
T* newobj=new T();
pthread_setspecific(key,newobj);
data=newobj;
}
return *data;
}
private:
static void destructor(void* x){
T* obj=static_cast<T*>(x);
delete obj;
}
private:
pthread_key_t key;
};
class test{//模板实例化类T
public:
test(){
cout<<"test()"<<endl;
}
~test(){
cout<<"~test()"<<endl;
}
};
void* worker1(void* arg){
ThreadSpecificData<test> one;
test temp=one.value();//在子线程中构造和析构
cout<<pthread_self()<<endl;
}
int main(){
pthread_t pid;
pthread_create(&pid,NULL,worker1,NULL);
pthread_join(pid,NULL);
cout<<"main pthread "<<pthread_self()<<endl;//输出主线程号
return 0;
}

程序输出：

test()          //在子线程中构造

139882799634176

~test()        //在子线程中销毁

main pthread 139882816374592

一个应用是：在网络编程中，服务端的主线程叫一批客户连接类交给一个子线程，这些子线程负责连接和关闭这些客户连接。