muduo库-Threadlocal类

首先来看一个概念：线程特定数据

在单线程程序中，我们经常用全局变量共享数据。多线程环境下，全部变量被所有线程所共有。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。POSIX线程库通过维护一定的数据结构来解决这个问题，这些数据称之为线程特定数据(Thread-specific Data，或TSD)。对于POD类型，可以用__thread来解决。

POD类型

POD(Plain Old Data)类型是C++ 定义的一类数据结构概念，比如 int、float 等都是 POD 类型的。Plain 代表它是一个普通类型，Old 代表它是旧的，与几十年前的 C 语言兼容，那么就意味着可以使用 memcpy() 这种最原始的函数进行操作。两个系统进行交换数据，如果没有办法对数据进行语义检查和解释，那就只能以非常底层的数据形式进行交互，而拥有 POD 特征的类或者结构体通过二进制拷贝后依然能保持数据结构不变。也就是说，能用 C 的 memcpy() 等函数进行操作的类、结构体就是 POD 类型的数据。

POSIX线程库通过四个函数操作线程特定数据，分别是pthread_key_create，pthread_key_delete，pthread_getspecific，pthread_setspecific。

一旦某个线程创建了一个key，比如key[1]，那么其他线程也有自己的key[1]，它们通过各自的key[1]访问到的实际数据（堆上内存分配的空间）是不同的，pthread_key_delete 只是删除key，实际数据空间的释放需要在pthread_key_create中注册一个回调函数destructor去delete T*。

ThreadLocal类结构图如下：

类的实现：

#ifndef MUDUO_BASE_THREADLOCAL_H
#define MUDUO_BASE_THREADLOCAL_H
 
#include <muduo/base/Mutex.h>  // MCHECK
 
#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <pthread.h>
 
namespace muduo
{
 
template<typename T>
class ThreadLocal : boost::noncopyable
{
 public:
  ThreadLocal()
  {
    //构造函数中创建key，数据的销毁由destructor来销毁
    MCHECK(pthread_key_create(&pkey_, &ThreadLocal::destructor));  
  }
 
  ~ThreadLocal()
  {
    //析构函数中销毁key
    MCHECK(pthread_key_delete(pkey_));
  }
 
  //获取线程特定数据
  T& value()
  {
    T* perThreadValue = static_cast<T*>(pthread_getspecific(pkey_)); //通过key获取线程特定数据
    if (!perThreadValue)  //如果是空的，说明特定数据还没有创建，那么就空构造一个
    {
      T* newObj = new T();
      MCHECK(pthread_setspecific(pkey_, newObj));  //设置特定数据
      perThreadValue = newObj;   //返回
    }
    return *perThreadValue;   //返回对象引用，所以需要*
  }
 
 private:
 
  static void destructor(void *x)
  {
    T* obj = static_cast<T*>(x);
    typedef char T_must_be_complete_type[sizeof(T) == 0 ? -1 : 1];   //检测是否是完全类型
    T_must_be_complete_type dummy; (void) dummy; 
    delete obj;   //如果是，我们就可以删除它了
  }
 
 private:
  pthread_key_t pkey_;    //key的类型是pthread_key_t类型
};
 
}
#endif

muduo库注册的destroy()函数直接将它的入口参数x指针强制转化为T类型指针。然后直接调用delete。这是什么原因呢？

在pthread_key_create()函数中，传入了一个&ThreadLocal::destructor的成员指针，当线成局部变量销毁时，如果传入的第二个参数不为NULL，系统将调用该函数取销毁实际的数据。由于是类成员函数，隐藏了一个指针是this指针，这时候void *x，x的地址实际上就是this的地址，也就是该对象的地址。

上面我们知道，ThreadLocal类只有一个成员，就是pthread_key_t类型成员pkey_(不是指针类型)，我们可以再回头看pthread_key_create()函数，我们发现它传入的第一个参数正是pkey_的地址，也就是pthread_key_t*类型。所以我们在destructor()函数中使用

T* obj = static_cast<T*>(x);
delete obj; 

由于pkey_是传入pthread_key_create()的第一个参数，所以它的地址就是实际数据存放的地址。而(void*)this == (void*)&pkey_，所以直接强制转化this指针为T*类型，然后以T*类型的方式delete，就会真实释放线程局部存储的数据。

参考：

• muduo/base库学习笔记-ThreadLocal类
• muduo库的ThreadLocal类剖析