HarmonyOS IoT设备内核编程接口-----互斥锁

互斥锁（Metux）主要作用是提供了对多线程共享区域的互斥访问，通过互斥锁可以确保只有一个线程在多线程共享区域执行。

一、互斥锁基本概念：

1、互斥锁又称互斥型信号量，是一种特殊的二值性信号量【二值型信号量可以理解为任务与中断间或者两个任务间的标志，该标志非“满”即“空”】，用于实现对共享资源的独占式处理。
2、任意时刻互斥锁的状态只有两种：开锁或闭锁。
3、当有任务持有时，互斥锁处于闭锁状态，这个任务获得该互斥锁的所有权。
4、当该任务释放时，该互斥锁被开锁，任务失去该互斥锁的所有权。
5、当一个任务持有互斥锁时，其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。
6、多任务环境下往往存在多个任务竞争同一共享资源的应用场景，互斥锁可被用于对共享资源的保护从而实现独占式访问。另外，互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。
简单的来说：就是同一时刻，同一资源，只能被同一任务共享；

二、LiteOS提供的互斥锁具有如下特点：

通过优先级继承算法，解决优先级翻转问题。

三、cmsis_os2的API互斥锁（Mutex）接口简介

struct osMutexAttr_t //互斥锁的属性结构体

宏定义:
#define osMutexRecursive 0x00000001U //递归互斥锁

#define osMutexPrioInherit 0x00000002U //优先级继承协议

#define osMutexRobust 0x00000008U //强健的互斥锁

函数:
osMutexId_t osMutexNew (const osMutexAttr_t *attr) //创建并初始化一个互斥锁对象。

const char * osMutexGetName (osMutexId_t mutex_id) //获取互斥锁对象的名称。

osStatus_t osMutexAcquire (osMutexId_t mutex_id, uint32_t timeout) //如果它被锁定，则获取互斥锁或超时值。

osStatus_t osMutexRelease (osMutexId_t mutex_id) //释放由 osMutexAcquire 获取的互斥锁。

osThreadId_t osMutexGetOwner (osMutexId_t mutex_id) //获取拥有互斥锁对象的线程。

osStatus_t osMutexDelete (osMutexId_t mutex_id) //删除互斥锁对象。

互斥锁作用：相互排斥（广为人知的互斥锁）在各种操作系统中用于资源管理。

单片机器件中的许多资源可以重复使用，但一次只能使用一个线程（例如通信通道，内存和文件）。

互斥锁用于保护对共享资源的访问。互斥体被创建并在线程之间传递（它们可以获取并释放互斥锁）

不能从中断服务程序（ISR）调用互斥锁管理函数，这与可以从 ISR 释放的二进制信号不同。有关 RTX5 配置选项，请参阅互斥锁配置。

同一个线程可以多次使用互斥锁，而不会自行锁定。每当拥有的线程获取互斥锁时，锁定计数就会增加。互斥锁必须多次释放，

直到锁计数达到零。在达到零时，互斥锁实际上被释放并且可以被其他线程获取。

四、案例代码

#include 
#include 
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
//打印测试信息
#define RTOSV2_PRINTF(fmat,...)\
do{\
    printf("RTOSV2.0_TEST:");\
    printf(fmat,##__VA_ARGS__);\
    printf("\r\n");\
}while(0)

//创建子线程
osThreadId_t newThread(char *name,osThreadFunc_t func,void *arg){
    osThreadAttr_t attr = {name, 0, NULL, 0, NULL, 1024*2, osPriorityNormal, 0, 0};
    osThreadId_t tid = osThreadNew(func,arg,&attr);
    if (tid==NULL)
    {
        RTOSV2_PRINTF("osThreadNew(%s) failed.",name);
    }else{
        RTOSV2_PRINTF("osThreadNew(%s) success,thread id:%d.",name,tid);
    }
    return tid;
}

static int g_test_value = 0;
//多线程共享执行函数，操作全局变量+1，并判断奇偶性
void number_thread(void* arg){
    osMutexId_t *mid = (osMutexId_t *) arg;
    while(1)
    {
        if (osMutexAcquire(*mid,100) == osOK){
            g_test_value++;
            if(g_test_value%2==0){
                RTOSV2_PRINTF("%s gets an even value %d",osThreadGetName(osThreadGetId()),g_test_value);
            }else{
                RTOSV2_PRINTF("%s gets an odd value %d",osThreadGetName(osThreadGetId()),g_test_value);
            }
            osMutexRelease(*mid);
            osDelay(5);
        }
    }
}
//创建创建3个子线程，并创建一个互斥锁来控制各个子线程
void rtosv2_mutex_main(void* arg){
    (void) arg;
    osMutexAttr_t attr={0};
    //创建互斥锁
    osMutexId_t mid = osMutexNew(&attr);
    if(mid == NULL){
        RTOSV2_PRINTF("osMutexNew,creat mutex faild.");
    }else{
        RTOSV2_PRINTF("osMutexNew,creat mutex success.");
    }
    //调用子线程创建函数
    osThreadId_t tid1 = newThread("Thread_1",number_thread,&mid);
    osThreadId_t tid2 = newThread("Thread_2",number_thread,&mid);
    osThreadId_t tid3 = newThread("Thread_3",number_thread,&mid);

    osDelay(13);
    //获得指定互斥锁的所有者线程
    osThreadId_t tid = osMutexGetOwner(mid);
    RTOSV2_PRINTF("osMutexGetowne,thread id:%p,thread name:%s.",tid,osThreadGetName(tid));
    osDelay(17);
    //终止指定线程
    osThreadTerminate(tid1);
    osThreadTerminate(tid2);
    osThreadTerminate(tid3);
    //删除指定互斥锁
    osMutexDelete(mid);
}
//主线程
void MutexEntry(void){
    osThreadAttr_t attr;
    attr.name = "rtosv2_mutex_main";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = 10240;
    attr.priority = osPriorityNormal;

    if (osThreadNew(rtosv2_mutex_main, NULL, &attr) == NULL) {
        printf("[mutex_demo] Falied to create rtosv2_mutex_main!\n");
    }
}
SYS_RUN(MutexEntry);