线程局部存储技术

Q&A

启动十个线程，如何记录这个10个线程的执行时间？要求能够在线程退出时打印？

很多人直观的想法是用一个全局变量表记录每个线程的执行时间。对于全局变量使用的缺点分析，这里不做讨论，很多地方都有讲解。本文介绍一种线程局部技术在多线程的应用场景。

线程局部存储,英文为Thread Local Storage，缩写为TLS。为什么要有TLS？原因在于，全局变量与函数内定义的静态变量，是各个线程都可以访问的共享变量。
在一个线程修改的内存内容，对所有线程都生效。这是一个优点也是一个缺点。说它是优点，线程的数据交换变得非常快捷。说它是缺点，一个线程死掉了，其它线程也性命不保; 多个线程访问共享数据，需要昂贵的同步开销，也容易造成同步相关的BUG。
如果需要在一个线程内部的各个函数调用都能访问、但其它线程不能访问的变量（被称为static memory local to a thread 线程局部静态变量），就需要新的机制来实现。这就是TLS。

Windows下利用TLS技术统计线程执行时间的方法如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
// 利用TLS跟踪线程的运行时间
DWORD g_tlsUsedTime;    //全局变量
void InitStartTime();   //获取线程启动的时间
DWORD GetUsedTime();    //获取线程的生命周期
UINT __stdcall ThreadFunc(LPVOID) 
{
    int i;
    // 初始化开始时间
    InitStartTime();
    // 模拟长时间工作
    i = 10000*10000+1;
    while(--i){}
    // 打印出本线程运行的时间
    printf(" This thread is coming to end. Thread ID: %-5d, Used Time: %d "n",
                ::GetCurrentThreadId(), GetUsedTime());
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    UINT uId;
     int i;
     HANDLE h[10];
     // 通过在进程位数组中申请一个索引，初始化线程运行时间记录系统
     g_tlsUsedTime = ::TlsAlloc();
     // 令十个线程同时运行，并等待它们各自的输出结果
     for(i=0; i<10; i++)
     {       
        h[i] = (HANDLE)::_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &uId);         
    }
     for(i=0; i<10; i++)
     {       
        ::WaitForSingleObject(h[i], INFINITE);
        ::CloseHandle(h[i]);     
    }
    // 通过释放线程局部存储索引，释放时间记录系统占用的资源
    ::TlsFree(g_tlsUsedTime);
    return 0;
}
// 初始化线程的开始时间
void InitStartTime()
{
    // 获得当前时间，将线程的创建时间与线程对象相关联
    DWORD dwStart = ::GetTickCount();
    ::TlsSetValue(g_tlsUsedTime, (LPVOID)dwStart);
}
// 取得一个线程已经运行的时间
DWORD GetUsedTime()
{
    // 获得当前时间，返回当前时间和线程创建时间的差值
    DWORD dwElapsed = ::GetTickCount();
    dwElapsed = dwElapsed - (DWORD)::TlsGetValue(g_tlsUsedTime);
    return dwElapsed;
}