【軟體開發、系統開發、程式開發】多執行緒多任務存取相同變數，隔離保留各自任務的值 ThreadLocal 技術講解

      在講解幾篇關於多工、多執行緒、平行作業的技術文章後，想來談談另外一個深入的關鍵多多執行緒的問題，那就是多執行緒（多工）作業模式下，如何存取相同變數值，而且又希望各自的執行緒對相同變數又有各自的“值”。 

      在 .Net 技術平台下，有個 ThreadLocal<T> 的泛型類別，這個類別可以專門用於有多個執行緒需要共同存取一個變數，但每個執行緒對這個變數的值，又個別記錄隔離儲存，互不影響。我舉個例子來說明，有執行緒A、執行緒B、執行緒C、執行緒D，這四個執行緒平行作業，將共同存取一個變數 X ，但在執行緒A存取變數X時，設定值為 10；執行緒B存取變數X時，設定值為 20；執行緒C存取變數X時，設定值為 30；執行緒D存取變數X時，設定值為 40; 在執行緒A設定 X變數值為 10時，並不會影響到 執行緒 B/C/D 各自設定的 X 變數值。 

     一樣在此，我透過一個程式範例來進行實例說明，這個專案類型就簡單用 Console 控制台類型來引導… 

完整程式碼如下： 

namespace NetQna.Demo
{
    /// <summary>
    /// ThreadLocal 示範教學（網智數位-軟體開發）
    /// </summary>
    public class Program
    {
        /// <summary>
        /// 所有執行緒共同存取的變數值
        /// </summary>
        static ThreadLocal<int> X = new ThreadLocal<int>();

        static void ExecThreadTask(object obj)
        {
            ThreadEntity currThread = (ThreadEntity)obj;
            //在各自的執行緒環境設定 X 變數值，觀察各自的執行緒下，X 變數值各自記錄
            X.Value = currThread.ThreadValue;

            //顯示出 目前所在的執行緒 的值
            Console.WriteLine($"現在的執行緒 ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，{nameof(X)}變數值為：{X.Value}。");
            //顯示出 目前所在的執行緒 的值
            Console.WriteLine($"現在的執行緒 名稱：{currThread.ThreadName}，{nameof(X)}變數值為：{X.Value}。");
            Console.WriteLine();
        }

        static void Main(string[] args)
        {

            Dictionary<string, int> threadABCD = new Dictionary<string, int> { { "A", 10 }, { "B", 20 }, { "C", 30 }, { "D", 40 } };

            //分別啟動 A、B、C、D 執行緒，並執行 存取 X 變數值
            foreach (var t in threadABCD)
            {
                ThreadEntity obj = new ThreadEntity { ThreadName = t.Key, ThreadValue = t.Value };

                //Action<string, int> action = ExecThreadTask(t.Key, t.Value);
                Thread currThread = new Thread(ExecThreadTask);
                currThread.Start(obj);

                //這邊我刻意停頓 1 秒，以利顯示各自執行緒
                Thread.Sleep(1000);
             }

            Console.Read();

            X.Dispose(); //X 變數 釋放
        }


        public class ThreadEntity
        {
            public string ThreadName { get; set; }
             public int ThreadValue { get; set; }

        }
    }
}

程式說明講解

一開始我宣告一個屬性變數為 X ，也就是今天講解主要的類別 ThreadLocal，
待會就是用 這個 X 變數，來讓所有執行緒進行存取設定 X 變數值。 

 

宣告一個帶有 object 參數的方法，待會就是要讓所有執行緒去各自執行這個方法，這個方法主要我將  object 型態 的 參數 obj 轉型為我自己宣告的類別 ThreadEntity 類別（PS：因為 Thread 建構子對應的方法的參數只能是 object 型態,所以我透過轉型來避開這限制）。

public class ThreadEntity
{
    public string ThreadName { get; set; }
     public int ThreadValue { get; set; }

}

最關鍵的地方，我在這個方法設定了各自執行緒要對應的 X 變數值 

//在各自的執行緒環境設定 X 變數值，觀察各自的執行緒下，X 變數值各自記錄
X.Value = currThread.ThreadValue;

 

我這邊分別建立 A、B、C、D 四個執行緒，然後分別設定他們待會要指定 X 變數的值為（10、20、30、40）。 

程式執行結果如下圖
 

可以看出 A、B、C、D執行緒各自維護自己 X 變數的值。

參考文章 C#多工作業與平行處理技術講解
1.透過 Thread 類別撰寫多執行緒多工作業。
2.透過 Delegate 委託支援的方法，撰寫非同步任務。
3-1.透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(一)。
3-2. 透過 Parallel 類別操控多任務平行作業(二)。
4.使用 Task 自行控制非同步任務作業。
5.在非同步作業時，如何取消非同步任務。
6.多執行緒多任務存取相同變數，但卻各自隔離保留各自任務的值。
7.非同步存取變數的問題。
8.非同步資源鎖定解決方式。

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