面试题：Rust中thread_local!宏的基本使用场景

Question

请简要描述在Rust中，thread_local!宏通常用于哪些场景，并给出一个简单示例代码展示其基本用法。

Answer 1

场景

thread_local!宏用于创建线程本地存储（Thread - Local Storage，TLS）。在多线程编程中，某些数据需要在每个线程中独立存在且有自己的实例，这样不同线程对该数据的访问和修改不会相互干扰。常见场景如下：

1. 每个线程需要独立的状态数据：例如，每个线程可能需要有自己独立的日志记录器实例，每个线程的日志记录不会相互混淆。
2. 性能优化：避免多线程间共享数据的锁竞争，当每个线程都有自己的数据副本时，不需要额外的锁机制来保护对数据的访问。

示例代码

thread_local! {
    static THREAD_LOCAL_VARIABLE: u32 = 0;
}

fn main() {
    std::thread::scope(|s| {
        s.spawn(|| {
            THREAD_LOCAL_VARIABLE.with(|val| {
                println!("Thread 1 initial value: {}", val);
                THREAD_LOCAL_VARIABLE.with(|val| *val.borrow_mut() += 1);
                println!("Thread 1 incremented value: {}", val);
            });
        });

        s.spawn(|| {
            THREAD_LOCAL_VARIABLE.with(|val| {
                println!("Thread 2 initial value: {}", val);
                THREAD_LOCAL_VARIABLE.with(|val| *val.borrow_mut() += 2);
                println!("Thread 2 incremented value: {}", val);
            });
        });
    });
}

在上述代码中：

1. thread_local!宏定义了一个线程本地变量THREAD_LOCAL_VARIABLE，初始值为0。
2. 在每个线程中，通过with方法访问和修改这个线程本地变量。with方法接受一个闭包，在闭包中可以对线程本地变量进行操作。这里使用borrow_mut获取可变引用，对变量进行修改。每个线程对THREAD_LOCAL_VARIABLE的操作都是独立的，不会影响其他线程中的值。