Reentrant和Thread-safe

在單線程程序中，整個(gè)程序都是順序執(zhí)行的，一個(gè)函數(shù)在同一時(shí)刻只能被一個(gè)函數(shù)調(diào)用，但在多線程中，由于并發(fā)性，一個(gè)函數(shù)可能同時(shí)被多個(gè)函數(shù)調(diào)用，此時(shí)這個(gè)函數(shù)就成了臨界資源，很容易造成調(diào)用函數(shù)處理結(jié)果的相互影響，如果一個(gè)函數(shù)在多線程并發(fā)的環(huán)境中每次被調(diào)用產(chǎn)生的結(jié)果是不確定的，我們就說這個(gè)函數(shù)是"不可重入的"/"線程不安全"的。為了解決這個(gè)問題，POSIX多線程庫提出了一種機(jī)制，用來解決多線程環(huán)境中的線程數(shù)據(jù)私有化問題，這套機(jī)制的主要思想是利用同步和互斥維護(hù)一個(gè)同名不同值的表，這個(gè)表會(huì)維護(hù)每個(gè)線程自己的資源地址，表面上是同一個(gè)變量，實(shí)質(zhì)上這個(gè)變量在不同的線程中的地址是不一樣，這樣就保證了每個(gè)線程其實(shí)都在使用自己的資源，實(shí)現(xiàn)了"thread-safe"。

其實(shí)，隨著多線程程序的逐漸流行，除了這種利用系統(tǒng)機(jī)制保護(hù)線程私有數(shù)據(jù)的方法，還有一部分人重新編寫了一些多線程庫函數(shù)，這些函數(shù)的主要特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了算法和數(shù)據(jù)的分離，函數(shù)內(nèi)部只負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)算法，需要的數(shù)據(jù)由線程傳入，這樣就保證了函數(shù)的多線程安全，eg

char *asctime(const struct tm *tm); 
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf);    //這個(gè)就是asctime的thread-safe版，有_r后綴 

但由于接口不同，完全重寫的函數(shù)推廣尚需時(shí)日。

當(dāng)下用的更多的是使用_REENTRANT來在原來的函數(shù)的基礎(chǔ)上改造，如果編譯的時(shí)候定義了這個(gè)宏，相關(guān)的庫函數(shù)就會(huì)被編譯成"thread-safe"的版本。

模型

如果要查看這些函數(shù)的man手冊，可以安裝相關(guān)的man手冊

pthread_key_t key           //創(chuàng)建用于保護(hù)線程私有資源的 
keypthread_once_t once_key     //創(chuàng)建用于初始化key的once_key,要求用PTHREAD_INIT_ONCE來賦值，否則結(jié)果不確定 
 
pthread_key_create()        //創(chuàng)建 
keypthread_once()              //初始化 
keypthread_getspedifc()        //從key表中獲得線程私有資源的地址 
 
pthread_setspedifc()        //將線程私有資源的地址放到key中... 

例子

表面上每個(gè)函數(shù)調(diào)用了reverse()都會(huì)得到rev的地址，其實(shí)這個(gè)rev地址在不同的線程中并不相同，一旦一個(gè)線程調(diào)用了reverse()函數(shù)，函數(shù)首先會(huì)到key標(biāo)識(shí)的表中去搜索這個(gè)線程以前是否調(diào)用過這個(gè)函數(shù)，如果調(diào)用過，就將表中屬于這個(gè)線程的rev地址返回，如果沒有，就分配rev，并將該線程和它的專屬rev地址注冊到表中，這樣就把reverse()打造成了一個(gè)可重入的函數(shù)。 

#include<stdio.h> 
#include<pthread.h> 
#include<stdlib.h> 
#include<string.h> 
 
pthread_key_t key; 
pthread_once_t once_key=PTHREAD_ONCE_INIT; 
 
#ifdef _REENTRANT 
void myDestructor(void*p){ 
    free(p); 
} 
void myCreateKey(void){    //創(chuàng)建key 
    pthread_key_create(&key,myDestructor); 
} 
#endif 
 
char* reverse(char* buf,int len){ 
#ifdef _REENTRANT 
    //初始化key 
    pthread_once(&once_key,myCreateKey);  //從key中獲取一個(gè)thread-specific的數(shù)據(jù) 
    char* rev=(char*)pthread_getspecific(key); 
    if(NULL==rev){ 
        rev=(char*)malloc(len+1);        //將thread-specific的數(shù)據(jù)放到key中 
        pthread_setspecific(key,rev); 
    } 
#else 
    static char rev[100]; 
#endif 
    bzero(rev,sizeof(rev));    //翻轉(zhuǎn)buf 
    while(len--) 
        rev[len]=*buf++; 
    return rev; 
} 
void* fcn1(void* p){ 
    while(1){ 
        char buf[100]="123456789"; 
        printf("[%lu]:%s\n",pthread_self(),buf); 
        char* rev=reverse(buf,strlen(buf)); 
        sleep(1); 
        printf("[%lu]:%s\n",pthread_self(),rev); 
    } 
 
} 
void* fcn2(void* p){ 
    while(1){ 
        char buf[100]="abcdef"; 
        printf("[%lu]:%s\n",pthread_self(),buf);         
        char* rev=reverse(buf,strlen(buf)); 
        sleep(2);         
        printf("[%lu]:%s\n",pthread_self(),rev); 
 
    } 
}int main(int argc, const char *argv[]){ 
    pthread_t tid[4]; 
    pthread_create(&tid[0],NULL,fcn1,NULL); 
    pthread_create(&tid[1],NULL,fcn2,NULL); 
    pause();     
    return 0; 
}