.NET中的线程本地存储(TLS)与AsyncLocal（一）

一、TLS

      线程本地存储（Thread Local Storage），字面意思就是专属某个线程的存储空间。变量大体上分为全局变量和局部变量，一个进程中的所有线程共享地址空间，这个地址空间被划分为几个固有的区域，比如堆栈区，全局变量区等，全局变量存储在全局变量区，虚拟地址固定；局部变量存储在堆栈区，虚拟地址不固定。每个线程都有自己的栈空间，局部变量就存储在栈空间里面，虽然这个局部变量是与线程相联系的，但是这个局部变量不能在不同的函数栈中互相直接访问，但TLS可以，概括来讲，TLS是属于线程的“局部变量”，作用域为线程作用域，而不像全局变量为全局作用域，局部变量为局部作用域，因为这个变量独属于这个线程，所以这个变量是线程安全的。

二、.NET中相关的类——ThreadLocal

      代码更直观，请看下面的代码：

static void Main(string[] args)
{
     ThreadLocal<int> threadLocal = new ThreadLocal<int>();
     //在主线程这个变量值为1
     threadLocal.Value = 1;
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值为：{threadLocal.Value++}")).Start();
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值为：{threadLocal.Value++}")).Start();
     new Thread(() => Console.WriteLine($"托管线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值为：{threadLocal.Value++}")).Start();
     Console.WriteLine($"主线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 值为：{threadLocal.Value}");
}

      输出结果如下：

      可以看见每个这个变量的值对于每个线程来说都是独立的，一个线程对这个变量的修改只会影响本线程的读取，每个线程都有一份拷贝。

      有什么用呢？或者使用场景是什么呢？我觉得就是一句话——当每个线程都需要一个唯一的变量的时候。

      比如早期版本的ASP.NET，每个线程处理一个Http请求，在处理这个Http请求的线程中，这个HttpContext在这个线程中是唯一的，所以在每个函数中都可以调用HttpContext.Current获得当前Http请求上下文对象，为了加深理解，请看下面的代码

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("进入PrintName()");

     PrintName();

}

public static void PrintName()

{

     var name = ConsoleContext.Current.ConsoleName;

     Console.WriteLine($"当前托管线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name：{name}");

}

static void Main(string[] args)

{

     while (true)

     {

         var name = Console.ReadLine();

        ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>

         {

             Console.WriteLine($"当前托管线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} name：{name}");

             new ConsoleContext(name);

             Excute();

             ConsoleContext.ResetContext();

         });

     }

}

      简单来说，我模拟了一个Web服务器的行为，监听请求（在这里是监听键盘输入），若没有请求过来，服务器程序阻塞，若有请求过来（在这里是键盘输入），服务器响应请求，生成当前请求上下文，并生成一个TLS变量，然后执行Excute函数（相当HttpContext流入处理管道），最后清空TLS变量中的值，因为该线程是线程池中的线程，会被复用用于处理其他请求，不清空TLS会生成脏数据。