NET(C#)：线程本地存储(Thread-Local Storage)之ThreadStatic, LocalDataStoreSlot和ThreadLocal<T>
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注：为了简洁，下面将以”TLS”三个字母代替”线程本地存储(Thread-Local Storage)”。
1. 使用ThreadStatic特性
ThreadStatic特性是最简单的TLS使用，且只支持静态字段，只需要在字段上标记这个特性就可以了：
//TLS中的str变量
[ThreadStatic]
static string str = "hehe";
static void Main()
{
//另一个线程只会修改自己TLS中的str变量
Thread th = new Thread(() => { str = "Mgen"; Display(); });
th.Start();
th.Join();
Display();
}
static void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, str);
}
运行结果：
3 Mgen
1 hehe
可以看到，str静态字段在两个线程中都是独立存储的，互相不会被修改。
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2. 使用命名的LocalDataStoreSlot类型
显然ThreadStatic特性只支持静态字段太受限制了。.NET线程类型中的LocalDataStoreSlot提供更好的TLS支持。我们先来看看命名的LocalDataStoreSlot类型，可以通过Thread.AllocateNamedDataSlot来分配一个命名的空间，通过Thread.FreeNamedDataSlot来销毁一个命名的空间。空间数据的获取和设置则通过Thread类型的GetData方法和SetData方法。
来看代码：
static void Main()
{
//创建Slot
LocalDataStoreSlot slot = Thread.AllocateNamedDataSlot("slot");
//设置TLS中的值
Thread.SetData(slot, "hehe");
//修改TLS的线程
Thread th = new Thread(() =>
{
Thread.SetData(slot, "Mgen");
Display();
});
th.Start();
th.Join();
Display();
//清除Slot
Thread.FreeNamedDataSlot("slot");
}
//显示TLS中Slot值
static void Display()
{
LocalDataStoreSlot dataslot = Thread.GetNamedDataSlot("slot");
Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(dataslot));
}
输出：
3 Mgen
1 hehe
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3. 使用未命名的LocalDataStoreSlot类型
线程同样支持未命名的LocalDataStoreSlot，未命名的LocalDataStoreSlot不需要手动清除，分配则需要Thread.AllocateDataSlot方法。注意由于未命名的LocalDataStoreSlot没有名称，因此无法使用Thread.GetNamedDataSlot方法，只能在多个线程中引用同一个LocalDataStoreSlot才可以对TLS空间进行操作，将上面的命名的LocalDataStoreSlot代码改成未命名的LocalDataStoreSlot执行：
//静态LocalDataStoreSlot变量
static LocalDataStoreSlot slot;
static void Main()
{
//创建Slot
slot = Thread.AllocateDataSlot();
//设置TLS中的值
Thread.SetData(slot, "hehe");
//修改TLS的线程
Thread th = new Thread(() =>
{
Thread.SetData(slot, "Mgen");
Display();
});
th.Start();
th.Join();
Display();
}
//显示TLS中Slot值
static void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(slot));
}
输出和上面的类似。
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4. 使用.NET 4.0的ThreadLocal<T>类型
.NET 4.0在线程方面加入了很多东西，其中就包括ThreadLocal<T>类型，他的出现更大的简化了TLS的操作。ThreadLocal<T>类型和Lazy<T>惊人相似，构造函数参数是Func<T>用来创建对象（当然也可以理解成对象的默认值），然后用Value属性来得到或者设置这个对象。
ThreadLocal的操作或多或少有点像上面的未命名的LocalDataStoreSlot，但ThreadLocal感觉更简洁更好理解。
代码：
static ThreadLocal<string> local;
static void Main()
{
//创建ThreadLocal并提供默认值
local = new ThreadLocal<string>(() => "hehe");
//修改TLS的线程
Thread th = new Thread(() =>
{
local.Value = "Mgen";
Display();
});
th.Start();
th.Join();
Display();
}
//显示TLS中数据值
static void Display()
{
Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, local.Value);
}
输出：
3 Mgen
1 hehe
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5. 强调一下不同方法和TLS的默认值
上面代码都是一个一个线程设置值，另一个线程直接修改值然后输出，不会觉察到TLS中默认值的状况，下面专门强调一下不同方法的默认值状况。
ThreadStatic不提供默认值：
[ThreadStatic]
static int i = 123;
static void Main()
{
//输出本地线程TLS数据值
Console.WriteLine(i);
//输出另一个线程TLS数据值
ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => Console.WriteLine(i));
//控制台等待线程结束
Console.ReadKey();
}
输出：
123
0
显然本地线程TLS数据时123，而静态变量的默认值不会在另一个线程中初始化的。
LocalDataStoreSlot很容易可以看出来，不可能有默认值，因为初始化只能构造一个空间，而不能赋予它值，Thread.SetData显然只会在TLS中设置数据，还是用代码演示一下：
static LocalDataStoreSlot slot = Thread.AllocateDataSlot();
static void Main()
{
Thread.SetData(slot, 123);
//输出本地线程TLS数据值
Console.WriteLine(Thread.GetData(slot));
//输出另一个线程TLS数据值
ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => Console.WriteLine(Thread.GetData(slot) == null));
//控制台等待线程结束
Console.ReadKey();
}
输出：
123
True
第二行是True，那么另一个线程中的数据是null。
最后重点：.NET 4.0后的ThreadLocal会提供默认值的，还记得我上面说的那句话“ThreadLocal的操作或多或少有点像上面的未命名的LocalDataStoreSlot”？有人可能会问那为什么要创造出ThreadLocal？还有一个很大的区别ThreadLocal可以提供TLS中数据的默认值。（另外还有ThreadLocal是泛型类，而LocalDataStoreSlot不是）。
代码：
static ThreadLocal<int> local = new ThreadLocal<int>(() => 123);
static void Main()
{
//输出本地线程TLS数据值
Console.WriteLine(local.Value);
//输出另一个线程TLS数据值
ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => Console.WriteLine(local.Value));
//控制台等待线程结束
Console.ReadKey();
}
输出：
123
123
