rt-thread学习3 - 线程间同步

同步释义：

让大家按照先后顺序去访问临界区（公共资源）

术（方式）：

信号量，互斥量，事件集

1. 信号量：

一个非负的数值，大家要去get 和 put，当为0时get失败，最大值时65535

struct rt_semaphore
{
   struct rt_ipc_object parent;  /* 继承自 ipc_object 类 */
   rt_uint16_t value;              /* 信号量的值 */
};
/* rt_sem_t 是指向 semaphore 结构体的指针类型 */
typedef struct rt_semaphore* rt_sem_t;

管理方式：

创建信号量

感觉好像动态创建

 rt_sem_t rt_sem_create(const char *name,
                        rt_uint32_t value,
                        rt_uint8_t flag);

参数	描述
name	信号量名称
value	信号量初始值
flag	信号量标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO（标志线程获取信号量的顺序 -先来先到or优先级排序）
返回	——
RT_NULL	创建失败
信号量的控制块指针	创建成功

删除信号量

rt_err_t rt_sem_delete(rt_sem_t sem);

参数	描述
sem	rt_sem_create() 创建的信号量对象
返回	——
RT_EOK	删除成功

初始化信号量

这个不就是静态创建信号量嘛

rt_err_t rt_sem_init(rt_sem_t       sem,
                    const char     *name,
                    rt_uint32_t    value,
                    rt_uint8_t     flag)

参数	描述
sem	信号量对象的句柄
name	信号量名称
value	信号量初始值
flag	信号量标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
返回	——
RT_EOK	初始化成功

脱离信号量

rt_err_t rt_sem_detach(rt_sem_t sem);

参数	描述
sem	信号量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	脱离成功

获取信号量

rt_err_t rt_sem_take (rt_sem_t sem, rt_int32_t time);

参数	描述
sem	信号量对象的句柄
time	指定的等待时间，单位是操作系统时钟节拍（OS Tick） 永久：RT_WAITING_FOREVER
返回	——
RT_EOK	成功获得信号量
-RT_ETIMEOUT	超时依然未获得信号量
-RT_ERROR	其他错误

rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);

只尝试一次，立马返回是否可用

参数	描述
sem	信号量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功获得信号量
-RT_ETIMEOUT	获取失败

释放信号量

rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);

参数	描述
sem	信号量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功释放信号量

用途：

1. 锁（二值信号量）
2. 中断通知位
3. 资源计数

2. 互斥量

本质就是特殊的二值（开，闭）信号量，支持递归访问且能防止线程优先级翻转，只能由持有线程释放，信号量谁都可以释放 ，创建时时开锁的状态

当某线程持有时，该线程就拥有所有权，持有线程递归的话也不会被挂起

so 使用场景:

1. 线程递归造成死锁
2. 优先级翻转

优先级翻转：低优先级线程持有一资源信号量，但是被其他线程抢占，假设最高优先级申请不到该资源，现在的调度情况变成了中优先级或者低优先级先被调度，形成了调度上的优先级翻转

解决方法：1.优先级继承算法: 提高占有资源的低优先级线程的优先级，使有等待资源最高优先级线程的优先级相同，避免线程抢占

struct rt_mutex
    {
        struct rt_ipc_object parent;                /* 继承自 ipc_object 类 */

        rt_uint16_t          value;                 /* 互斥量的值 */
        rt_uint8_t           original_priority;     /* 持有线程的原始优先级 */
        rt_uint8_t           hold;                  /* 持有线程的持有次数   */
        struct rt_thread    *owner;                 /* 当前拥有互斥量的线程 */
    };
    /* rt_mutext_t 为指向互斥量结构体的指针类型  */
    typedef struct rt_mutex* rt_mutex_t;

管理方法：

1. 创建互斥量：

动态创建：

rt_mutex_t rt_mutex_create (const char* name, rt_uint8_t flag);

参数	描述
name	互斥量的名称
flag	互斥量标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
返回	——
互斥量句柄	创建成功
RT_NULL	创建失败

静态初始化：

rt_err_t rt_mutex_init (rt_mutex_t mutex, const char* name, rt_uint8_t flag);

参数	描述
mutex	互斥量对象的句柄，它由用户提供，并指向互斥量对象的内存块
name	互斥量的名称
flag	互斥量标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
返回	——
RT_EOK	初始化成功

2. 删除互斥量

动态释放：

rt_err_t rt_mutex_delete (rt_mutex_t mutex);

参数	描述
mutex	互斥量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	删除成功

静态脱离：

rt_err_t rt_mutex_detach (rt_mutex_t mutex);

参数	描述
mutex	互斥量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功

3. 获取互斥量

rt_err_t rt_mutex_take (rt_mutex_t mutex, rt_int32_t time);

参数	描述
mutex	互斥量对象的句柄
time	指定等待的时间
返回	——
RT_EOK	成功获得互斥量
-RT_ETIMEOUT	超时
-RT_ERROR	获取失败

4. 释放互斥量

rt_err_t rt_mutex_release(rt_mutex_t mutex);

参数	描述
mutex	互斥量对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功

3. 事件集

由于包含多个事件，因此可以一对多，多对多；是一个32位无符号整型变量

场景：

• 特定事件唤醒线程
• 任意单个时间唤起线程
• 多个事件同时唤起线程

特点：

• 事件与线程相关，相互独立
• 不能传输数据
• 无排队性，多次向线程发送同一事件，线程未处理完的话认为是接受一次

struct rt_event
{
    struct rt_ipc_object parent;    /* 继承自 ipc_object 类 */

    /* 事件集合，每一 bit 表示 1 个事件，bit 位的值可以标记某事件是否发生 */
    rt_uint32_t set;
};
/* rt_event_t 是指向事件结构体的指针类型  */
typedef struct rt_event* rt_event_t;

管理方式

1.创建事件集

动态创建事件集

rt_event_t rt_event_create(const char* name, rt_uint8_t flag);

参数	描述
name	事件集的名称
flag	事件集的标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
返回	——
RT_NULL	创建失败
事件对象的句柄	创建成功

初始化静态事件集

rt_err_t rt_event_init(rt_event_t event, const char* name, rt_uint8_t flag);

参数	描述
event	事件集对象的句柄
name	事件集的名称
flag	事件集的标志，它可以取如下数值： RT_IPC_FLAG_FIFO 或 RT_IPC_FLAG_PRIO
返回	——
RT_EOK	成功

2.删除事件集

删除动态事件集

rt_err_t rt_event_delete(rt_event_t event);

参数	描述
event	事件集对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功

脱离静态事件集

rt_err_t rt_event_detach(rt_event_t event);

参数	描述
event	事件集对象的句柄
返回	——
RT_EOK	成功

3. 发送事件

rt_err_t rt_event_send(rt_event_t event, rt_uint32_t set);

参数	描述
event	事件集对象的句柄
set	发送的一个或多个事件的标志值
返回	——
RT_EOK	成功

4. 接收事件

系统会根据set和option判断接收的事件是否已经发送，如果发生，根据option决定是否擦除，然后返回到接收的线程，如果没有发生，将set和option填入线程本身，线程挂起一段事件等待事件发生

rt_err_t rt_event_recv(rt_event_t event,
                           rt_uint32_t set,
                           rt_uint8_t option,
                           rt_int32_t timeout,
                           rt_uint32_t* recved);

参数	描述
event	事件集对象的句柄
set	接收线程感兴趣的事件
option	接收选项
timeout	指定超时时间
recved	指向接收到的事件
返回	——
RT_EOK	成功
-RT_ETIMEOUT	超时
-RT_ERROR	错误

option:

/* 选择 逻辑与 或 逻辑或 的方式接收事件 */
RT_EVENT_FLAG_OR
RT_EVENT_FLAG_AND
/* 选择清除重置事件标志位 */
RT_EVENT_FLAG_CLEAR