线程本地存储和本地方法变量答案

【问题标题】：Thread Local Storage and local method variables线程本地存储和本地方法变量
【发布时间】：2010-05-06 17:33:49
【问题描述】：

在 C# 中，每个线程都有自己的堆栈空间。

如果是这样，为什么下面的代码不是线程安全的？（在这篇文章中声明此代码是线程安全的：Locking in C#

class Foo 
{ 
    private int count = 0; 
    public void TrySomething()     
    { 
        count++; 
    } 
}

由于 count 是一个 int（堆栈变量），所以这个值肯定会被隔离到单独的线程，在它自己的堆栈上，因此是线程安全的？

我可能在这里遗漏了一些东西，但如果不是线程的基于堆栈的变量，我不明白线程本地存储中的实际内容是什么？

另外，本地声明的变量呢：

class Foo 
{ 
    public void TrySomething(object myObj)     
    { 
       var localVariable = new object();
       localVariable = myObj;
    } 
}

这里对局部变量有什么影响？它仍然是基于堆的吗？它是线程安全的吗？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

Count 是Foo 类的成员变量。由于Foo 是一种引用类型，它存储在堆而不是堆栈中。

如果您只创建了 1 个 Foo 对象并允许两个单独的线程调用 TrySomething() 方法，那么它们都将在同一个对象（存储在堆上）上调用该方法，并且都将尝试递增相同的成员，因为它是同一对象的一部分。（见达林的sample code）

结构体和类的区别不在于它们是存储在堆上还是栈上。这是一个普遍的误解。将类视为堆上存储的指针。将结构视为本地存储的直接值。在一个非常简单的层面上，这确实意味着结构通常存储在堆栈中，正如本例所示，这肯定不是在所有情况下都是正确的。

【讨论】：

然而，这表明类中包含的任何变量实际上都存储在堆上，而基于堆栈的结构中的仅基于堆栈的成员变量实际上是在堆栈上。这是真的吗？
@Miguel：不要将它们视为“基于堆栈”的变量。这就是混乱开始的地方。它是值类型（结构）和引用类型（类）。没有要求将它们存储在特定的任何地方。正如您的代码所示，结构可以在堆上。区别实际上在于复制语义与引用语义，它与存储位置无关。忘记堆栈和堆。我建议你阅读this by Eric Lippert。

【解决方案2】：

此代码不是线程安全的，因为两个线程可以在Foo 的同一个实例上执行此方法，这意味着count 变量将是相同的：

var foo = new Foo();
new Thread(foo.TrySomething).Start();
new Thread(foo.TrySomething).Start();

TrySomething 方法将使用相同的count 变量在两个不同的线程上同时执行，因此对这个count 变量的每次访问都必须同步：

public void TrySomething()     
{ 
    Interlocked.Increment(ref count);
}

【讨论】：

【解决方案3】：

但是计数不是堆栈变量；它是一个类的成员变量。如果您将对 Foo 的实例的引用传递给另一个线程，则您处于非线程安全的情况。

线程本地存储 (TLS) 是一个与成员变量完全不同的概念。 TLS 将值与 thread 相关联，而不是与特定类相关联。将其视为全局变量（或类的静态成员变量），只是它们的作用域仅限于在单个线程中可见；其他线程甚至看不到。它们不存储在线程的堆栈中，而是存储在线程专用的特殊区域中。

不过，仍有麻烦的余地。如果您在线程中的 TLS 中存储对 Foo 的引用，它最初对其他线程是不可见的。如果您随后以某种方式将该引用复制到另一个线程中，那么您将再次处于线程不安全的情况，而不管第一个引用存在于 TLS 中的事实。

【讨论】：