C#執行緒本地儲存:LocalDataStoreSlot和ThreadLocal

簡單的綠竹發表於2016-04-13

http://www.csharpwin.com/csharpspace/13101r4743.shtml

1. 使用ThreadStatic特性

ThreadStatic特性是最簡單的TLS使用，且只支援靜態欄位，只需要在欄位上標記這個特性就可以了：

//TLS中的str變數 [ThreadStatic] static string str = "hehe"; static void Main() { //另一個執行緒只會修改自己TLS中的hehe Thread th = new Thread(() => { str = "Mgen"; Display(); }); th.Start(); th.Join(); Display(); } static void Display() { Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, str); }

執行結果：

1 hehe 3 Mgen

可以看到，str靜態欄位在兩個執行緒中都是獨立儲存的，互相不會被修改。

2. 使用命名的LocalDataStoreSlot型別

顯然ThreadStatic特性只支援靜態欄位太受限制了。.NET執行緒型別中的LocalDataStoreSlot提供更好的TLS支援。我們先來看看命名的LocalDataStoreSlot型別，可以通過Thread.AllocateNamedDataSlot來分配一個命名的空間，通過Thread.FreeNamedDataSlot來銷燬一個命名的空間。空間資料的獲取和設定則通過Thread型別的GetData方法和SetData方法。

來看程式碼：

static void Main() { //建立Slot LocalDataStoreSlot slot = Thread.AllocateNamedDataSlot("slot"); //設定TLS中的值 Thread.SetData(slot, "hehe"); //修改TLS的執行緒 Thread th = new Thread(() => { Thread.SetData(slot, "Mgen"); Display(); }); th.Start(); th.Join(); Display(); //清除Slot Thread.FreeNamedDataSlot("slot"); } //顯示TLS中Slot值 static void Display() { LocalDataStoreSlot dataslot = Thread.GetNamedDataSlot("slot"); Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(dataslot)); }

輸出：

3 Mgen 1 hehe

3. 使用未命名的LocalDataStoreSlot型別

執行緒同樣支援未命名的LocalDataStoreSlot，未命名的LocalDataStoreSlot不需要手動清除，分配則需要Thread.AllocateDataSlot方法。注意由於未命名的LocalDataStoreSlot沒有名稱，因此無法使用Thread.GetNamedDataSlot方法，只能在多個執行緒中引用同一個LocalDataStoreSlot才可以對TLS空間進行操作，將上面的命名的LocalDataStoreSlot程式碼改成未命名的LocalDataStoreSlot執行：

//靜態LocalDataStoreSlot變數 static LocalDataStoreSlot slot; static void Main() { //建立Slot slot = Thread.AllocateDataSlot(); //設定TLS中的值 Thread.SetData(slot, "hehe"); //修改TLS的執行緒 Thread th = new Thread(() => { Thread.SetData(slot, "Mgen"); Display(); }); th.Start(); th.Join(); Display(); } //顯示TLS中Slot值 static void Display() { Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.GetData(slot)); }

輸出和上面的類似。

4. 使用.NET 4.0的ThreadLocal<T>型別

.NET 4.0線上程方面加入了很多東西，其中就包括ThreadLocal<T>型別，他的出現更大的簡化了TLS的操作。ThreadLocal<T>型別和Lazy<T>驚人相似，建構函式引數是Func<T>用來建立物件（當然也可以理解成物件的預設值），然後用Value屬性來得到或者設定這個物件。

ThreadLocal的操作或多或少有點像上面的未命名的LocalDataStoreSlot，但ThreadLocal感覺更簡潔更好理解。

程式碼：

static ThreadLocal<string> local; static void Main() { //建立ThreadLocal並提供預設值 local = new ThreadLocal<string>(() => "hehe"); //修改TLS的執行緒 Thread th = new Thread(() => { local.Value = "Mgen"; Display(); }); th.Start(); th.Join(); Display(); } //顯示TLS中資料值 static void Display() { Console.WriteLine("{0} {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, local.Value); }

輸出：

3 Mgen 1 hehe

5. 強調一下不同方法和TLS的預設值

上面程式碼都是一個一個執行緒設定值，另一個執行緒直接修改值然後輸出，不會覺察到TLS中預設值的狀況，下面專門強調一下不同方法的預設值狀況。

ThreadStatic不提供預設值：

[ThreadStatic] static int i = 123; static void Main() { //輸出本地執行緒TLS資料值 Console.WriteLine(i); //輸出另一個執行緒TLS資料值 ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => Console.WriteLine(i)); //控制檯等待執行緒結束 Console.ReadKey(); }

輸出：

123 0

顯然本地執行緒TLS資料時123，而靜態變數的預設值不會在另一個執行緒中初始化的。

LocalDataStoreSlot很容易可以看出來，不可能有預設值，因為初始化只能構造一個空間，而不能賦予它值，Thread.SetData顯然只會在TLS中設定資料，還是用程式碼演示一下：

static LocalDataStoreSlot slot = Thread.AllocateDataSlot(); static void Main() { Thread.SetData(slot, 123); //輸出本地執行緒TLS資料值 Console.WriteLine(Thread.GetData(slot)); //輸出另一個執行緒TLS資料值 ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => Console.WriteLine(Thread.GetData(slot) == null)); //控制檯等待執行緒結束 Console.ReadKey(); }

輸出：

123 True

第二行是True，那麼另一個執行緒中的資料是null。

最後重點：.NET 4.0後的ThreadLocal會提供預設值的，還記得我上面說的那句話“ThreadLocal的操作或多或少有點像上面的未命名的LocalDataStoreSlot”？有人可能會問那為什麼要創造出ThreadLocal？還有一個很大的區別ThreadLocal可以提供TLS中資料的預設值。（另外還有ThreadLocal是泛型類，而LocalDataStoreSlot不是）。