线程管理方式

线程管理方式

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下图描述了线程的相关操作,包含:创建 / 初始化线程、启动线程、运行线程、删除 / 脱离线程。可以使用 rt_thread_create() 创建一个动态线程,使用 rt_thread_init() 初始化一个静态线程。
动态线程与静态线程的区别是:动态线程是系统自动从动态内存堆上分配栈空间与线程句柄(初始化heap之后,才能使用create创建动态线程),静态线程由用户分配栈空间与线程句柄。

创建和删除线程

一个线程要成为可执行的对象,就必须由操作系统的内核来为它创建一个线程。可以通过如下的接口创建一个动态线程:

rt_thread_t rt_thread_create(const char* name,
                            void (*entry)(void* parameter),
                            void* parameter,
                            rt_uint32_t stack_size,
                            rt_uint8_t priority,
                            rt_uint32_t tick);

调用这个函数时,系统会从动态堆内存中分配一个线程句柄以及按照参数中指定的栈大小从动态堆内存中分配相应的空间。分配出来的栈空间是按照 rtconfig.h 中配置的 RT_ALIGN_SIZE 方式对齐。

对于一些使用 rt_thread_create() 创建出来的线程,当不需要使用,或者运行出错时,我们可以使用下面的函数接口来从系统中把线程完全删除掉:

rt_err_t rt_thread_delete(rt_thread_t thread);

调用该函数后,线程对象将会被移出线程队列并且从内核对象管理器中删除,线程占用的堆栈空间也会被释放,收回的空间将重新用于其它的内存分配。

实际上,用delete()函数删除线程接口,仅仅是把相应的线程状态更改为CLOSE状态,然后放入到defunct队列中。
而真正的删除动作(释放线程控制块和释放线程控制栈)需要到下一次执行空闲线程时,由空闲线程完成最后的线程删除动作。

初始化和脱离线程

线程的初始化可以使用下面的函数接口完成。

rt_err_t rt_thread_init(struct rt_thread* thread,
                        const char* name,
                        void (*entry)(void* parameter), void* parameter,
                        void* stack_start, rt_uint32_t stack_size,
                        rt_uint8_t priority, rt_uint32_t tick);

静态线程的线程句柄(或者说控制块指针)、线程栈由用户提供。
静态线程指线程控制块、线程运行栈一般都设为全局变量,在编译时就被确定、被分配器处理,内核不负责动态分配内存空间。
需要注意的是,用户提供的栈首地址需要做系统对齐例如 ARM 上需要做 4 字节对齐)。

使线程让出处理器资源

当前线程的时间片用完或者该线程主动要求让出处理器资源时,它将不再占有处理器,调度器会选择相同优先级的下一个线程执行。

线程调用这个接口后,这个线程仍然在就绪队列中。线程让出处理器使用下面的函数接口:

rt_err_t rt_thread_yield(void);

调用该函数后,当前线程首先把自己从它所在的就绪优先级线程队列中删除,然后把自己挂到这个优先级队列链表的尾部,然后激活调度器进行上下文切换(如果当前优先级只有这一个线程,则这个线程继续执行,不进行上下文切换)。

rt_thread_yield()和rt_schedule()函数比较相像,但在有相同优先级的其它就绪态线程存在时,系统行为完全不一样。

执行 rt_thread_yield() 函数后,当前线程被换出,相同优先级的下一个就绪线程将被执行。而执行 rt_schedule() 函数后,当前线程并不一定被换出,即使被换出,也不会被放到就绪线程链表的尾部,而是在系统中选取就绪的优先级最高的线程执行(如果系统中没有比当前线程优先级更高的线程存在,那么执行完 rt_schedule() 函数后,系统将继续执行当前线程)。

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