有朋友在后台留言让我说一下C#的 ThreadStatic 线程本地存储是怎么玩的？这么说吧，C#的ThreadStatic是假的，因为C#完全是由CLR（C++）承载的，言外之意C#的线程本地存储，用的就是用C++运行时提供的 __declspec(thread) 或 __thread 来虚构的一套玩法，这一篇我们就来简单聊一聊。
在 C# 中使用ThreadStatic就可以将变量和线程进行绑定，参考代码如下：
internal class Program { [ThreadStatic] public static int num = 10; static void Main(string[] args) { Console.WriteLine($"num={num}"); Debugger.Break(); } }在 CLR 中如何将 num 与 Thread 绑定呢？研究过 CLR 源码的朋友应该知道是用 ThreadLocalInfo 的，参考代码如下：
#ifdef _MSC_VER__declspec(selectany) __declspec(thread) ThreadLocalInfo gCurrentThreadInfo;#elseEXTERN_C __thread ThreadLocalInfo gCurrentThreadInfo;#endifstruct ThreadLocalInfo{ Thread* m_pThread; AppDomain* m_pAppDomain; // This field is read only by the SOS plugin to get the AppDomain void** m_EETlsData; // ClrTlsInfo::data};上面的 m_pThread 就是 C# Thread 在 CLR 层面的承载，怎么去验证呢？可以把代码跑起来，然后用 windbg 验证一下。
0:000> dt coreclr!gCurrentThreadInfo +0x000 m_pThread : 0x000001e3`506c5fa0 Thread +0x008 m_pAppDomain : 0x000001e3`506ba9b0 AppDomain +0x010 m_EETlsData : 0x000001e3`506aa360 -> (null) 0:000> !tThreadCount: 3UnstartedThread: 0BackgroundThread: 2PendingThread: 0DeadThread: 0Hosted Runtime: no Lock DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 0 1 2e04 000001E3506C5FA0 2a020 Preemptive 000001E3521DCE80:000001E3521DD4A8 000001e3506ba9b0 -00001 MTA 6 2 4ef8 000001E3506F1A30 21220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e3506ba9b0 -00001 Ukn (Finalizer) 7 3 3550 000001E3726A0AE0 2b220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001e3506ba9b0 -00001 MTA从卦中可以清楚的看到 m_pThread=0x000001e3506c5fa0 就是我们的主线程，最后的 num 就是放在与之关联的 ThreadLocalModule 中，这个比较简单，关注下汇编代码就好了，下面的 rax 就是 ThreadLocalModule。
00007ffb`218d2c2c 48b9b07b9921fb7f0000 mov rcx,7FFB21997BB0h00007ffb`218d2c36 ba04000000 mov edx,400007ffb`218d2c3b e8001fb55f call coreclr!JIT_GetSharedNonGCThreadStaticBase (00007ffb`81424b40)00007ffb`218d2c40 8b4820 mov ecx,dword ptr [rax+20h]00007ffb`218d2c43 894dfc mov dword ptr [rbp-4],ecx0:000> dp rax+0x20 L100000294`d0539790 abababab`0000000aCLR层面用了太多的高层虚构来玩了一套线程本地存储，其实最核心的还要理解再下一层的 __declspec(selectany) ，接下来聊聊这玩意是怎么玩的。
在Windows层面的术语中，有两种 TLS 技术。
借助 Windows 提供的 TlsAlloc, TlsSetValue 之类的方法来实现，并且存放在线程 _TEB.TlsSlots 的槽位中，参考代码如下：
0:000> dt 0x000000f4f0ca6000 ntdll!_TEB +0x000 NtTib : _NT_TIB ... +0x1480 TlsSlots : [64] (null) ...C#的线程本地存储用的就是静态TLS，也就是在编译时就已经声明好的，在 PE 文件里面有一个 .tls 节点，这个节点的数据会被每个线程在heap堆上copy一份，存放在 _TEB.ThreadLocalStoragePointer 来指向的指针数组中，参考代码如下：
0:000> dt 0x000000f4f0ca6000 ntdll!_TEB +0x000 NtTib : _NT_TIB +0x058 ThreadLocalStoragePointer : 0x00000294`d0536ab0 Void ...动态的TLS我就不介绍了，这里着重说一下静态的TLS。
为了方便讲解，先上一段测试代码。
#include <windows.h>#include <stdio.h>#include <limits.h>__declspec(thread) int i = INT_MAX;__declspec(thread) int j = INT_MAX;int main() { int num1 = i; int num2 = j; printf("i=%d,j=%d", num1, num2);}上面的 i，j 值在编译时就已经放到了 PE 头的 .tls 节，可以用 PPEE 观察下对象头。
从卦中可以看到 .tls 占用了 0x400 字节大小，并且用 WinHex 真的观察到了 i，j 的值，挺有意思。
在内存中TLS区比这个还小一点，可以观察一下 DIRECTORY_ENTRY_TLS 节的 StartAddressOfRawData 和 EndAddressOfRawData 字段，这也是每个线程copy的原始内存区域，可以看到只有 0x20D ，大概少了一半，截图如下：
有了这些前置知识，接下来观察内存中的地址，在运行之前先把 ASLR 关掉，汇编代码参考如下：
//int num1 = i; 14 00411895 a1b4a14100 mov eax,dword ptr [ConsoleApplication2!_tls_index (0041a1b4)] 14 0041189a 648b0d2c000000 mov ecx,dword ptr fs:[2Ch] 14 004118a1 8b1481 mov edx,dword ptr [ecx+eax*4] 14 004118a4 8b8208010000 mov eax,dword ptr [edx+108h] 14 004118aa 8945f8 mov dword ptr [ebp-8],eax //int num2 = j; 15 004118ad a1b4a14100 mov eax,dword ptr [ConsoleApplication2!_tls_index (0041a1b4)] 15 004118b2 648b0d2c000000 mov ecx,dword ptr fs:[2Ch] 15 004118b9 8b1481 mov edx,dword ptr [ecx+eax*4] 15 004118bc 8b8204010000 mov eax,dword ptr [edx+104h] 15 004118c2 8945ec mov dword ptr [ebp-14h],eax可以看到每一句大概会生成 5 行汇编代码，我们简单分析下。
这个值就是 PE 头的 AddressOfIndex 值，可以再回头观察下，里面存的就是 tls 索引，当前是 0 ，参考如下：
0:000> dp 0041a1b4 L10041a1b4 00000000在用户态层面上 fs 指向的是当前线程的 TEB 结构，其中的 2C 偏移指的就是 ThreadLocalStoragePointer 结构，windbg 观察如下：
0:000> dg fs P Si Gr Pr LoSel Base Limit Type l ze an es ng Flags---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------0053 002bc000 00000fff Data RW Ac 3 Bg By P Nl 000004f30:000> dt 0x002bc000 ntdll!_TEB +0x000 NtTib : _NT_TIB +0x01c EnvironmentPointer : (null) +0x020 ClientId : _CLIENT_ID +0x028 ActiveRpcHandle : (null) +0x02c ThreadLocalStoragePointer : 0x00664400 Void ...这句汇编是一个数组操作，翻译成 C 就是 ThreadLocalStoragePointer[tls]。
0:000> dp 0x00664400 L100664400 00664448这里要提醒的是：上面的 00664448 所在的 heap 位置其实就是 PE 头里的 StartAddressOfRawData~EndAddressOfRawData内存区域的 copy，截图如下：
这句话的意思就是在 数组元素1 这个结构上偏移108的位置存放着我们的 num 值，用 windbg 观察之后果然就是的。
0:000> dp 00664448+0x108 L100664550 7fffffffC# 属于一种业务高层抽象的语言，它的很多底层被C++再次隔离了，想要理解本篇的TLS，还得需要往下一层一层的击穿，作为C#程序员太难了。
本文链接：http://www.28at.com/showinfo-26-56404-0.html聊一聊 C# 的线程本地存储TLS到底是什么
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