写在前面

在Linux系统中使用C/C++进行多线程编程时，我们遇到最多的就是对同一变量的多线程读写问题，大多情况下遇到这类问题都是通过锁机制来处理，但这对程序的性能带来了很大的影响，当然对于那些系统原生支持原子操作的数据类型来说，我们可以使用原子操作来处理，这能对程序的性能会得到一定的提高。那么对于那些系统不支持原子操作的自定义数据类型，在不使用锁的情况下如何做到线程安全呢？本文将从线程局部存储方面，简单讲解处理这一类线程安全问题的方法。

一、一次性初始化

在讲解线程特有数据之前，先让我们来了解一下一次性初始化。多线程程序有时有这样的需求：不管创建多少个线程，有些数据的初始化只能发生一次。在多线程的情况下，为了能让该对象能够安全的初始化，一次性初始化机制就显得尤为重要了。——在设计模式中这种实现常常被称之为单例模式。Linux中提供了如下函数来实现一次性初始化：
函数原型：

int pthread_once (pthread_once_t *once_control, void (*init) (void));

函数pthread_once()可以确保无论有多少个线程调用多少次该函数，也只会执行一次由init所指向的由调用者定义的函数。init所指向的函数没有任何参数，形式如下：

void init(void)

##二、线程局部数据API

2.1 pthread_key_create

int pthread_key_create (pthread_key_t *key, void (*destructor)(void *));

函数pthread_key_create()为线程局部数据创建一个新键，并通过key指向新创建的键缓冲区。destructor所指向的是一个自定义的函数，其格式如下：

void destructor(void *value){}

只要线程终止时与key关联的值不为NULL，则destructor所指的函数将会自动被调用。如果一个线程中有多个线程局部存储变量，那么对各个变量所对应的destructor函数的调用顺序是不确定的，因此，每个变量的destructor函数的设计应该相互独立。

2.2 pthread_setspecific

函数原型：

int pthread_setspecific (pthread_key_t key, const void *value);

用于将value的副本存储于一数据结构中，并将其与调用线程以及key相关联。参数value通常指向由调用者分配的一块内存，当线程终止时，会将该指针作为参数传递给与key相关联的destructor函数。当线程被创建时，会将所有的线程局部存储变量初始化为NULL，因此第一次使用此类变量前必须先调用pthread_getspecific()函数来确认是否已经于对应的key相关联，如果没有，那么pthread_getspecific()会分配一块内存并通过pthread_setspecific()函数保存指向该内存块的指针。

2.3 pthread_getspecific

函数原型：

void *pthread_getspecific (pthread_key_t key);

将pthread_setspecific()设置的value取出。在使用取出的值前最好是将void*转换成原始数据类型的指针。

三、深入理解线程局部存储机制

3.1 一个全局（进程级别）的数组，用于存放线程局部存储的键值信息

pthread_key_create()返回的pthread_key_t类型值只是对全局数组的索引，该全局数组标记为pthread_keys，其格式大概如下：

数组的每个元素都是一个包含两个字段的结构，第一个字段标记该数组元素是否在用，第二个字段用于存放针对此键、线程局部存储变的解构函数的一个副本，即destructor函数。

每个线程还包含一个数组，存有为每个线程分配的线程特有数据块的指针（通过调用pthread_setspecific()函数来存储的指针，即参数中的value）

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