.NET中的線程本地存儲(TLS)與AsyncLocal(一)

来源:https://www.cnblogs.com/hkfyf/archive/2020/07/06/13209283.html

一、TLS 線程本地存儲(Thread Local Storage),字面意思就是專屬某個線程的存儲空間。變數大體上分為全局變數和局部變數,一個進程中的所有線程共用地址空間,這個地址空間被劃分為幾個固有的區域,比如堆棧區,全局變數區等,全局變數存儲在全局變數區,虛擬地址固定;局部變數存儲在堆棧區,虛... ...


一、TLS

      線程本地存儲(Thread Local Storage),字面意思就是專屬某個線程的存儲空間。變數大體上分為全局變數局部變數,一個進程中的所有線程共用地址空間,這個地址空間被劃分為幾個固有的區域,比如堆棧區全局變數區等,全局變數存儲在全局變數區,虛擬地址固定;局部變數存儲在堆棧區,虛擬地址不固定。每個線程都有自己的棧空間,局部變數就存儲在棧空間裡面,雖然這個局部變數是與線程相聯繫的,但是這個局部變數不能在不同的函數棧中互相直接訪問,但TLS可以,概括來講,TLS是屬於線程的“局部變數”,作用域為線程作用域,而不像全局變數為全局作用域,局部變數為局部作用域,因為這個變數獨屬於這個線程,所以這個變數是線程安全的。

二、.NET中相關的類——ThreadLocal

      代碼更直觀,請看下麵的代碼:

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3      ThreadLocal<int> threadLocal = new ThreadLocal<int>();
 4      //在主線程這個變數值為1
 5      threadLocal.Value = 1;
 6      new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為:{threadLocal.Value++}")).Start();
 7      new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為:{threadLocal.Value++}")).Start();
 8      new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為:{threadLocal.Value++}")).Start();
 9      Console.WriteLine($"主線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為:{threadLocal.Value}");
10 }



      輸出結果如下:

image

      可以看見每個這個變數的值對於每個線程來說都是獨立的,一個線程對這個變數的修改只會影響本線程的讀取,每個線程都有一份拷貝。

      有什麼用呢?或者使用場景是什麼呢?我覺得就是一句話——當每個線程都需要一個唯一的變數的時候

      比如早期版本的ASP.NET,每個線程處理一個Http請求,在處理這個Http請求的線程中,這個HttpContext在這個線程中是唯一的,所以在每個函數中都可以調用HttpContext.Current獲得當前Http請求上下文對象,為了加深理解,請看下麵的代碼

 1 public class ConsoleContext
 2 
 3 {
 4 
 5      private static ThreadLocal<ConsoleContext> _tlsCCT = new ThreadLocal<ConsoleContext>();
 6 
 7      private string _consoleName;
 8 
 9     public string ConsoleName { get => _consoleName; }
10 
11      public static ConsoleContext Current { get => _tlsCCT.Value; }
12 
13     public ConsoleContext(string consoleName)
14 
15      {
16 
17          _consoleName = consoleName;
18 
19          _tlsCCT.Value = this;
20 
21      }
22 
23      public static void ResetContext() => _tlsCCT.Value = null;
24 
25 }
26 
27 public static void Excute()
28 
29 {
30 
31      Thread.Sleep(1000 * new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(5,10));
32 
33      Console.WriteLine("進入PrintName()");
34 
35      PrintName();
36 
37 }
38 
39 public static void PrintName()
40 
41 {
42 
43      var name = ConsoleContext.Current.ConsoleName;
44 
45      Console.WriteLine($"當前托管線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name:{name}");
46 
47 }
48 
49 static void Main(string[] args)
50 
51 {
52 
53      while (true)
54 
55      {
56 
57          var name = Console.ReadLine();
58 
59         ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
60 
61          {
62 
63              Console.WriteLine($"當前托管線程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name:{name}");
64 
65              new ConsoleContext(name);
66 
67              Excute();
68 
69              ConsoleContext.ResetContext();
70 
71          });
72 
73      }
74 
75 }


      簡單來說,我模擬了一個Web伺服器的行為,監聽請求(在這裡是監聽鍵盤輸入),若沒有請求過來,伺服器程式阻塞,若有請求過來(在這裡是鍵盤輸入),伺服器響應請求,生成當前請求上下文,並生成一個TLS變數,然後執行Excute函數(相當HttpContext流入處理管道),最後清空TLS變數中的值,因為該線程是線程池中的線程,會被覆用用於處理其他請求,不清空TLS會生成臟數據。


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