前言
现代的CPU都是多core处理器，而且在intel处理器中每个core又可以多个processor，形成了多任务并行处理的硬件架构，在服务器端的处理器上架构又有一些不同，传统的采用SMP，也就是对称的多任务处理架构，每个任务都可以对等的访问所有内存，外设等，而如今在ARM系列CPU上，多采用NUMA架构，它将CPU核分了几个组，给每个组的CPU core分配了对应的内存和外设，CPU访问对应的内存和外设时速度最优，跨组访问时性能会降底一些。
随着硬件技术的持续发展，它们对一般应用的性能优化能力越来越强，同时对于服务器软件的开发，提出更高要求，要想达到极高的并发和性能，就需要充分利用当前硬件架构的特点，对它们进行压榨。那么，我们的应用至少也是要采用多任务架构，不管是多线程还是多进程的多任务架构，才可以充分利用硬件的资源，达到高效的处理能力。
当然多任务框架的采用，不仅仅是多线程的执行，需要对多任务下带来的问题进行处理，如任务执行返回值获取，任务间数据的传递，任务执行次序的协调；当然也不是任务越多处理越快，要避免线程过多导致操作系统夯住，也要防止任务空转过快导致CPU使用率飙高。
本专栏主要介绍使用多线程与多进程模型，如何搭建多任务的应用框架，同时对多任务下的数据通信，数据同步，任务控制，以及CPU core与任务绑定等相关知识的分享，让大家在实际开发中轻松构建自已的多任务程序。
概述
linux 系统中 线程是一种经量级的任务，同一进程的多个线程是共享进程内存的；当我们定义一个全局变量时，它可以被当前进程下的所有线程访问，如何来定义一个线程本地的变量呢？
TLS方式
在linux 系统下一般有两种方式来定义线程本地变量，这一技术叫做Thread Local Storage, TLS。
- GCC的__thread关键字
- 键值对API
TLS生命周期
线程本地变量的生命周期与线程的生命周期一样，当线程结束时，线程本地变量的内存就会被回收。
当然这里需要特别注意，当线程本地变量为指针类型时，动态分配的内存空间，系统并不会自动回收，只是将指针变量置为NULL，为了避免内存泄漏，需要在线程退出时主动进行清理动作，这将在后面的博文中介绍。
线程pthread结构内存
在介绍线程本地变量存储时，就不得不介绍一下pthread结构的内存，它定义了线程的重要数据结构，描述了用户状态线程的完整信息。
pthread 结构非常复杂，通过 specific_1stblock 数组和特定的辅助数组与 TLS 相关。
#define PTHREAD\_KEY\_2NDLEVEL\_SIZE 32
#define PTHREAD\_KEY\_1STLEVEL\_SIZE \
((PTHREAD\_KEYS\_MAX + PTHREAD\_KEY\_2NDLEVEL\_SIZE - 1) \
/ PTHREAD\_KEY\_2NDLEVEL\_SIZE)
struct pthread
{
union
{
#if !TLS\_DTV\_AT\_TP
/\* This overlaps the TCB as used for TLS without threads (see tls.h). \*/
tcbhead\_t header;
#else
struct
{
int multiple_threads;
int gscope_flag;
} header;
#endif
void \*__padding[24];
};
list\_t list;
pid\_t tid;
...
struct pthread\_key\_data
{
/\* Sequence number. We use uintptr\_t to not require padding on
32- and 64-bit machines. On 64-bit machines it helps to avoid
wrapping, too. \*/
uintptr\_t seq;
/\* Data pointer. \*/
void \*data;
} specific_1stblock[PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE];
/\* Two-level array for the thread-specific data. \*/
struct pthread\_key\_data \*specific[PTHREAD_KEY_1STLEVEL_SIZE];
/\* Flag which is set when specific data is set. \*/
bool specific_used;
...
}
__thread 关键字
该关键字可用于在 GCC/Clang 编译环境中声明 TLS 变量， 该关键字不是 C 标准，并且因编译器不同而有差异；
原理介绍
使用 __thread关键字声明的变量存储在线程的pthred 结构与堆栈空间之间，也就是说，在内存布局方面，从高地址到底层地址的内存分布为：pthred结构、可变区和堆栈区（堆栈的底部和可变区的顶部是连续的）；
在这种方式下的线程本地变量，变量的类型不能是复杂的类型，如C++的class类型，而且动态申请的变量空间，需要主动释放，线程结束时，只是对变量空间回收，而对应的动态内存则会泄漏。
代码举例
/\*
\* created by senllang 2024/1/1
\* mail : study@senllang.onaliyun.com
\* Copyright (C) 2023-2024, senllang
\*/
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define THREAD\_NAME\_LEN 32
__thread char threadName[THREAD_NAME_LEN];
__thread int delay = 0;
typedef struct ThreadData
{
char name[THREAD_NAME_LEN];
int delay;
}ThreadData;
void \*threadEntry(void \*arg)
{
int ret = 0;
int i = 0;
ThreadData \* data = (ThreadData \*)arg;
printf("[%lu] thread entered \n", pthread\_self());
strncpy(threadName, data->name, THREAD_NAME_LEN);
delay = data->delay;
for(i = 0; i < delay; i++)
{
usleep(10);
}
printf("[%lu] %s exiting after delay %d.\n", pthread\_self(), threadName, delay);
pthread\_exit(&ret);
}
int main(int argc, char \*argv[])
{
pthread\_t thid1,thid2,thid3;
void \*ret;
ThreadData args1 = {"thread 1", 50000}, args2 = {"thread 2", 25000}, args3 = {"thread 3", 12500};
strncpy(threadName, "Main Thread", THREAD_NAME_LEN);
if (pthread\_create(&thid1, NULL, threadEntry, &args1) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(1);
}
if (pthread\_create(&thid2, NULL, threadEntry, &args2) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(1);
}
if (pthread\_create(&thid3, NULL, threadEntry, &args3) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(1);
}
if (pthread\_join(thid1, &ret) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(3);
}
if (pthread\_join(thid2, &ret) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(3);
}
if (pthread\_join(thid3, &ret) != 0)
{
perror("pthread\_create() error");
exit(3);
}
printf("[%s]all thread exited delay:%d .\n", threadName, delay);
}
每个线程定义了两个线程本地变量 threadName, delay，在线程处理函数中，对它们赋值后，再延迟一段时间，然后输出这两个变量值，结果可以看到每个线程的本地变量值都不一样，可以独立使用。
运行结果：
[senllang@hatch example_04]$ gcc -lpthread threadLocalStorage_gcc.c
[senllang@hatch example_04]$ ./a.out
[139945977145088] thread entered
[139945960359680] thread entered
[139945968752384] thread entered
[139945960359680] thread 3 exiting after delay 12500.
[139945968752384] thread 2 exiting after delay 25000.
[139945977145088] thread 1 exiting after delay 50000.
[Main Thread]all thread exited delay:0 .
线程API方式
另一种使用线程本地变量的方式，是使用线程key相关的API，它分为两类，一是创建和销毁接口，另一类是变量的设置与获取接口。
这种方式下，线程的本地数据存储在 pthread结构中，其中specific_1stblock，specific两个数组按key值索引，并存储对应的线程本地数据；
线程本地数据的数量，在这种方式下是有限的。
创建与销毁接口
#include <pthread.h>
int pthread\_key\_create(pthread\_key\_t \*key, void(\*destructor)(void\*));
int pthread\_key\_delete(pthread\_key\_t key);
创建接口，获取一个 pthread_key_t变量的值，其实就是内存获取一个键值来存储数据，第二个参数destructor传递一个销毁数据的方法，当本地数据为复杂数据类型，或者动态申请内存时，在线程退出时进行清理调用。
在线程使用完后，需要释放对应的key。
设置本地变量值接口
#include <pthread.h>
int pthread\_setspecific(pthread\_key\_t key, const void \* value);
void \* pthread\_getspecific(pthread\_key\_t key);
这里设置线程的本地变量值，和获取线程本地变量值；
深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！
由于文件比较多，这里只是将部分目录截图出来，全套包含大厂面经、学习笔记、源码讲义、实战项目、大纲路线、讲解视频，并且后续会持续更新 详情docs.qq.com/doc/DSmdCdUNwcEJDTXFK
