C#多线程之线程绑定ThreadLocal类

当我们在C#中使用多线程时，会涉及到一种问题：多个线程间如何共享数据。在这种情况下，我们可以使用ThreadLocal类。

ThreadLocal类的概述

ThreadLocal类是.NET框架提供的一种线程本地存储机制，它为每个线程提供了单独的存储空间。这意味着，每个线程都可以独立地操作自己的数据，而不会对其他线程的数据造成影响。

ThreadLocal类是线程静态字段的一种泛型封装。在线程内，它的操作类似于一个普通的值类型变量。

如何使用ThreadLocal类

在C#中，我们可以通过如下代码创建ThreadLocal:

ThreadLocal<int> counter = new ThreadLocal<int>(() => 0);

这个语句创建了一个ThreadLocal变量counter，它存储的值是一个整数类型。在创建counter时，我们传递了一个匿名函数，它返回了一个初始值0。这个匿名函数会在每个线程中都会执行一次，并返回一个新的初始值，这个值只能在当前线程中访问和修改。

线程绑定

我们可以将ThreadLocal类的对象绑定到一个线程，从而实现数据的线程本地存储。在绑定操作之后，ThreadLocal对象会关联到当前线程，并且当前线程可以自由地访问其它线程所不可见的数据。在本质上，这使得我们可以将线程间数据的共享限制在特定的线程范围内。

下面是线程绑定的示例：

class ThreadDemo
{
    // The ThreadLocal variable whose value is the count of changes made by a thread
    static ThreadLocal<int> ThreadCount = new ThreadLocal<int>(() => 0);

    // The index of the current thread
    static int ThreadIndex = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        // Let us create 5 threads.
        Thread[] threads = new Thread[5];
        for (int i = 0; i < threads.Length; i++)
        {
            threads[i] = new Thread(() =>
            {
                // Get the value of ThreadCount for this thread
                int count = ThreadCount.Value;

                ThreadIndex = i;
                Console.WriteLine("Starting thread " + ThreadIndex + ", value of count: " + count);

                // Increment the count for this thread
                ThreadCount.Value = count + 1;

                Console.WriteLine("Finished thread " + ThreadIndex + ", value of count: " + ThreadCount.Value);
            });

            threads[i].Start();
        }

        // Wait for all threads to complete
        for (int i = 0; i < threads.Length; i++) threads[i].Join();

        Console.WriteLine("\nAll threads have completed. Final value of count: " + ThreadCount.Value);
    }
}

上面的程序启动了5个线程，每个线程递增ThreadCount变量，记录线程所做的更改次数，然后将ThreadCount的值输出到控制台。

在这个示例中，我们遵循了以下步骤：

1. 建立了一个ThreadLocal对象，每个范围的线程都有一个不同的值
2. 针对每个范围的线程，创建了ThreadLocal变量的值（这个值初始化为0）
3. 输出每个线程的名称以及关联到此线程的ThreadLocal对象的值
4. 递增ThreadLocal变量的值，然后打印结果

应该注意到，对于每个线程，ThreadCount变量的值都是线程本地的。本例演示了5个线程各自增加了它们自己的ThreadLocal变量的值， 而不会对彼此造成影响。 最后，程序打印了ThreadCount变量的最终值，用于显示所有线程共同做出的更改。

结论

本文讲解了如何使用C#中的ThreadLocal类来实现多线程编程中的线程本地存储和数据共享。通过使用ThreadLocal类，我们可以访问一些仅特定于每个线程的数据而不会影响其他线程，这种行为非常有用。本文还提供了一个完整的示例来演示ThreadLocal类。