如何在 Rust 结构体内创建线程本地变量？

Question

我需要一个线程本地变量，最好是存储在一个结构体中，该结构体当前存储了我的程序的大部分全局状态。

我能想到的第一种方法是使用 thread_local! 宏，但我希望将其保留在线程局部状态结构体中。

我能想到的第二种方法是在线程和线程本地变量值之间使用类似于 HashMap<Thread,MyThreadLocalData> 的结构。然后，我会使用 thread::current 进行查找适当的值。

我应该提到的最后一个要求是，给定程序中并非所有线程都是由 Rust 代码创建的，但 Rust 代码可以在任何线程上运行，因此解决方案应该具有鲁棒性。

是否有一种最佳实践的方法来做这件事？也许有一个 threadId 可以让我使用简单的 Vec 而不是 HashMap，或避免哈希开销？是否有相应的库可用？

另一种选择是修改每个可能在多线程环境中使用的函数的参数，以接受状态结构体和线程本地状态结构体，但这不太容易与非由 Rust 创建的线程一起工作。

- PiRocks

Answer 1

在结构体中使用线程本地变量可以通过将其放置在impl块中来实现：

use std::cell::RefCell;

struct Foo;
impl Foo {
    thread_local! {
        // Could add pub to make it public to whatever Foo already is public to.
        static FOO: RefCell<usize> = RefCell::new(0);
    }
}

并且可以使用 Foo::FOO 进行访问：

Foo::FOO.with(|x| println!("{:?}", x));

Playground请注意，访问它必须使用Foo::前缀, 因为它不是字段，而是一个关联的static。

也可以通过存储对它的引用来实现：

use std::cell::RefCell;
use std::thread::LocalKey;

thread_local! {
    // Note lack of pub
    static FOO: RefCell<usize> = RefCell::new(0);
}
struct Bar {
    // Visibility here changes what can see `foo`.
    foo: &'static LocalKey<RefCell<usize>>,
    // Rest of your data.
}
impl Bar {
    fn constructor() -> Self {
        Self {
            foo: &FOO,
            // Rest of your data.
        }
    }
}

- Optimistic Peach

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这句话的意思是只有在结构体有一个实例时才能正常运作，这样说正确吗？是否有办法允许多个结构体实例，或者这已经算是另一个问题了？ - PiRocks

这将适用于任何数量的结构实例。如果您只想要一个结构实例，那么您的结构本身必须放在线程本地变量中。第一种方法不依赖于结构实例的存在，而第二种方法则依赖于它。 - Optimistic Peach

你只能在with方法的闭包中访问静态值。要从with方法中获取该值，您必须克隆它。有关thread_local代码中的注释，请参阅参考文献！ - GuiTaek

Answer 2

最简单的方法是使用thread_local crate：

struct Foo {
    thread_counter: ThreadLocal<AtomicU64>,
}

impl Foo {
    fn new() -> Foo {
        Foo {
            thread_counter: ThreadLocal::new(),
        }
    }
}

let foo = Foo::new();
let count = foo
    .thread_counter
    .get_or(|| AtomicU64::new(START_VALUE))
    .fetch_add(1, Ordering::Relaxed);

- edio

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不幸的是，这不会设置全局值，这正是我搜索和理解 OP 想要的。 - GuiTaek