.NET中的線程本地存儲(TLS)與AsyncLocal（一）

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。變量大體上分為全局變量和局部變量，一個進程中的所有線程共享地址空間，這個地址空間被划分為幾個固有的區域，比如堆棧區，全局變量區等，全局變量存儲在全局變量區，虛擬地址固定；局部變量存儲在堆棧區，虛擬地址不固定。每個線程都有自己的棧空間，局部變量就存儲在棧空間里面，雖然這個局部變量是與線程相聯系的，但是這個局部變量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“局部變量”，作用域為線程作用域，而不像全局變量為全局作用域，局部變量為局部作用域，因為這個變量獨屬於這個線程，所以這個變量是線程安全的。

二、.NET中相關的類——ThreadLocal

      代碼更直觀，請看下面的代碼：

static void Main(string[] args)
{
     ThreadLocal<int> threadLocal = new ThreadLocal<int>();
     //在主線程這個變量值為1
     threadLocal.Value = 1;
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為：{threadLocal.Value++}")).Start();
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為：{threadLocal.Value++}")).Start();
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為：{threadLocal.Value++}")).Start();
     Console.WriteLine($"主線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值為：{threadLocal.Value}");
}

      輸出結果如下：

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

      有什么用呢？或者使用場景是什么呢？我覺得就是一句話——當每個線程都需要一個唯一的變量的時候。

      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，請看下面的代碼

public class ConsoleContext

{

     private static ThreadLocal<ConsoleContext> _tlsCCT = new ThreadLocal<ConsoleContext>();

     private string _consoleName;

    public string ConsoleName { get => _consoleName; }

     public static ConsoleContext Current { get => _tlsCCT.Value; }

    public ConsoleContext(string consoleName)

     {

         _consoleName = consoleName;

         _tlsCCT.Value = this;

     }

     public static void ResetContext() => _tlsCCT.Value = null;

}

public static void Excute()

{

     Thread.Sleep(1000 * new Random(DateTime.Now.Millisecond).Next(5,10));

     Console.WriteLine("進入PrintName()");

     PrintName();

}

public static void PrintName()

{

     var name = ConsoleContext.Current.ConsoleName;

     Console.WriteLine($"當前托管線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name：{name}");

}

static void Main(string[] args)

{

     while (true)

     {

         var name = Console.ReadLine();

        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>

         {

             Console.WriteLine($"當前托管線程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name：{name}");

             new ConsoleContext(name);

             Excute();

             ConsoleContext.ResetContext();

         });

     }

}

      簡單來說，我模擬了一個Web服務器的行為，監聽請求（在這里是監聽鍵盤輸入），若沒有請求過來，服務器程序阻塞，若有請求過來（在這里是鍵盤輸入），服務器響應請求，生成當前請求上下文，並生成一個TLS變量，然后執行Excute函數（相當HttpContext流入處理管道），最后清空TLS變量中的值，因為該線程是線程池中的線程，會被復用用於處理其他請求，不清空TLS會生成臟數據。