在維護每個線程的私有數據的時候，我們可能會想到分配一個保存線程數據的數組，用線程的ID作爲數組的索引來實現訪問，但是有一個問題是系統生成的線程ID不能保證是一個小而連續的整數，並且用數組實現的時候由於其他線程也可以訪問其數組中的數據，這樣會引起數據混亂。這時候我們可以藉助線程的私有數據來解決這個問題。
線程私有數據實現的主要思想是：在分配線程私有數據之前，創建與該數據相關聯的健，這個鍵可以被進程中的所有線程使用，但每個線程把這個鍵與不同的線程私有數據地址進行關聯，需要說明的是每個系統支持有限數量的線程特定數據元素（下面的例子以128個爲限制）。那麼這個鍵的實現原理是什麼呢？
其實系統爲每個進程維護了一個稱之爲Key結構的結構數組，如下圖所示：
（圖1）
在上圖中Key 結構的“標誌”指示這個數據元素是否正在使用。在剛開始時所有的標誌初始化爲“不在使用”。當一個線程調用pthread_key_create創建一個新的線程特定數據元素時，系統會搜索Key結構數組，找出第一個“不在使用”的元素。並把該元素的索引（0~127)稱爲“鍵”。 返回給調用線程的正是這個索引。
除了進程範圍內的Key結構數組之外，系統還在進程內維護了關於多個線程的多條信息。這些特定於線程的信息我們稱之爲Pthread結構。其中部分內容是我們稱之爲pkey數組的一個128個元素的指針數組。系統維護的關於每個線程的信息結構圖如下：
（圖2）
在上圖中，pkey數組所有元素都被初始化爲空指針。這些128個指針是和進程內128個可能的鍵逐一關聯的值。
那麼當我們調用pthread_key_create函數時，系統會爲我們做什麼呢？
系統首先會返回給我們一個Key結構數組中第一個“未被使用”的鍵（即索引值），每個線程可以隨後通過該鍵找到對應的位置，並且爲這個位置存儲一個值（指針）。 一般來說，這個指針通常是每個線程通過調用malloc來獲得的。
知道了大概的私有數據實現的原理，那麼在編程中如何使用線程的特定數據呢？
假設一個進程被啓動，並且多個線程被創建。 其中一個線程調用pthread_key_create。系統在Key結構數組（圖1）中找到第1個未使用的元素。並把它的索引（0~127）返回給調用者。我們假設找到的索引爲1 （我們會使用pthread_once 函數確保pthread_key_create只被調用一次，這個在以後會講到）。
之後線程調用pthread_getspecific獲取本線程的pkey[1] 的值（圖（2）中鍵1所值的指針）， 返回值是一個空值，線程那麼調用malloc分配內存區並初始化此內存區。 之後線程調用pthread_setspecific把對應的所創建鍵的線程特定數據指針(pkey[1]) 設置爲指向它剛剛分配的內存區。下圖指出了此時的情形。
（圖三）
明白了怎樣獲取線程的特定數據值，那麼如果線程終止時系統會執行什麼操作呢？
我們知道，一個線程調用pthread_key_create創建某個特定的數據元素時，所指定的參數之一便是指向牧歌析構函數的指針。當一個線程終止時，系統將掃描該線程的pkey數組，爲每個非空的pkey指針調用相應的析構函數。 相應的析構函數是存放在圖1中的Key數組中的函數指針。這是一個線程終止時其線程特定數據的釋放手段。
明白了線程私有數據的實現原理，我們就來看一下相應函數的用法：
#include<pthread.h>
int phread_once(pthread_once_t *onceptr, vid(*init)(void));
in pthread_key_create(pthread_key_t *keyptr, void(* destructor)(void *value));
注意：pthread_once 使用onceptr 參數指向的變量中的值確保init參數所指的函數在進程範圍內之被調用一次，onceptr必須是一個非本地變量（即全局變量或者靜態變量），而且必須初始化爲PTHREAD_ONCE_INIT。
這兩個函數的典型用法如下：
pthread_key_t r1_key;
pthread_once_t r1_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
void destructor(void *ptr)
{
free(ptr);
}
void excute_once(void) // 確保鍵只被創建一次
{
pthread_key_create(&r1_key, destructor);
}
int main()
{
pthread_once(&r1_once, excute_once);
}
下面還有兩個設置線程私有數據和獲得線程私有數據的函數
void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value); -- 0 返回成功 返回其它值表示出錯。
文章出處：http://blog.csdn.net/caigen1988/article/details/7901248