# 互斥锁 - [基本概念](#基本概念) - [运行机制](#运行机制) - [开发指导](#开发指导) - [接口说明](#接口说明) - [开发流程](#开发流程) - [编程实例](#编程实例) ## 基本概念 互斥锁又称互斥型信号量，用于实现对共享资源的独占式处理。当有任务持有时，这个任务获得该互斥锁的所有权。当该任务释放它时，任务失去该互斥锁的所有权。当一个任务持有互斥锁时，其他任务将不能再持有该互斥锁。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。 互斥锁属性包含3个属性：协议属性、优先级上限属性和类型属性。协议属性用于处理不同优先级的任务申请互斥锁，协议属性包含如下三种： - LOS_MUX_PRIO_NONE 不对申请互斥锁的任务的优先级进行继承或保护操作。 - LOS_MUX_PRIO_INHERIT 优先级继承属性，默认设置为该属性，对申请互斥锁的任务的优先级进行继承。在互斥锁设置为本协议属性情况下，申请互斥锁时，如果高优先级任务阻塞于互斥锁，则把持有互斥锁任务的优先级备份到任务控制块的优先级位图中，然后把任务优先级设置为和高优先级任务相同的优先级；持有互斥锁的任务释放互斥锁时，从任务控制块的优先级位图恢复任务优先级。 - LOS_MUX_PRIO_PROTECT 优先级保护属性，对申请互斥锁的任务的优先级进行保护。在互斥锁设置为本协议属性情况下，申请互斥锁时，如果任务优先级小于互斥锁优先级上限，则把任务优先级备份到任务控制块的优先级位图中，然后把任务优先级设置为互斥锁优先级上限属性值；释放互斥锁时，从任务控制块的优先级位图恢复任务优先级。 互斥锁的类型属性用于标记是否检测死锁，是否支持递归持有，类型属性包含如下三种： - LOS_MUX_NORMAL 普通互斥锁，不会检测死锁。如果任务试图对一个互斥锁重复持有，将会引起这个线程的死锁。如果试图释放一个由别的任务持有的互斥锁，或者如果一个任务试图重复释放互斥锁都会引发不可预料的结果。 - LOS_MUX_RECURSIVE 递归互斥锁，默认设置为该属性。在互斥锁设置为本类型属性情况下，允许同一个任务对互斥锁进行多次持有锁，持有锁次数和释放锁次数相同，其他任务才能持有该互斥锁。如果试图持有已经被其他任务持有的互斥锁，或者如果试图释放已经被释放的互斥锁，会返回错误码。 - LOS_MUX_ERRORCHECK 错误检测互斥锁，会自动检测死锁。在互斥锁设置为本类型属性情况下，如果任务试图对一个互斥锁重复持有，或者试图释放一个由别的任务持有的互斥锁，或者如果一个任务试图释放已经被释放的互斥锁，都会返回错误码。 ## 运行机制 多任务环境下会存在多个任务访问同一公共资源的场景，而有些公共资源是非共享的，需要任务进行独占式处理。互斥锁怎样来避免这种冲突呢？ 用互斥锁处理非共享资源的同步访问时，如果有任务访问该资源，则互斥锁为加锁状态。此时其他任务如果想访问这个公共资源则会被阻塞，直到互斥锁被持有该锁的任务释放后，其他任务才能重新访问该公共资源，此时互斥锁再次上锁，如此确保同一时刻只有一个任务正在访问这个公共资源，保证了公共资源操作的完整性。 **图1** 小型系统互斥锁运作示意图 ![zh-cn_image_0000001177654887](figures/zh-cn_image_0000001177654887.png) ## 开发指导 ### 接口说明 **表1** 互斥锁模块接口 | 功能分类 | 接口**名称** | 描述 | | -------- | -------- | -------- | | 初始化和销毁互斥锁 | LOS_MuxInit | 互斥锁初始化 | | | LOS_MuxDestroy |销毁指定的互斥锁| | 互斥锁的申请和释放 | LOS_MuxLock | 申请指定的互斥锁 | | | LOS_MuxTrylock |尝试申请指定的互斥锁，不阻塞| | | LOS_MuxUnlock |释放指定的互斥锁| | 校验互斥锁 | LOS_MuxIsValid | 判断互斥锁释放有效 | | 初始化和销毁互斥锁属性 | LOS_MuxAttrInit | 互斥锁属性初始化 | | | LOS_MuxAttrDestroy |销毁指定的互斥锁属性| | 设置和获取互斥锁属性 | LOS_MuxAttrGetType | 获取指定互斥锁属性的类型属性 | | | LOS_MuxAttrSetType |设置指定互斥锁属性的类型属性| | | LOS_MuxAttrGetProtocol |获取指定互斥锁属性的协议属性| | | LOS_MuxAttrSetProtocol |设置指定互斥锁属性的协议属性| | | LOS_MuxAttrGetPrioceiling |获取指定互斥锁属性的优先级上限属性| | | LOS_MuxAttrSetPrioceiling |设置指定互斥锁属性的优先级上限属性| | | LOS_MuxGetPrioceiling |获取互斥锁优先级上限属性| | | LOS_MuxSetPrioceiling |设置互斥锁优先级上限属性| ### 开发流程 互斥锁典型场景的开发流程： 1. 初始化互斥锁LOS_MuxInit。 2. 申请互斥锁LOS_MuxLock。 申请模式有三种：无阻塞模式、永久阻塞模式、定时阻塞模式。 - 无阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有任务持有，或者持有该互斥锁的任务和申请该互斥锁的任务为同一个任务，则申请成功； - 永久阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有被占用，则申请成功。否则，该任务进入阻塞态，系统切换到就绪任务中优先级高者继续执行。任务进入阻塞态后，直到有其他任务释放该互斥锁，阻塞任务才会重新得以执行； - 定时阻塞模式：任务需要申请互斥锁，若该互斥锁当前没有被占用，则申请成功。否则该任务进入阻塞态，系统切换到就绪任务中优先级高者继续执行。任务进入阻塞态后，指定时间超时前有其他任务释放该互斥锁，或者用 户指定时间超时后，阻塞任务才会重新得以执行。 3. 释放互斥锁LOS_MuxUnlock。 - 如果有任务阻塞于指定互斥锁，则唤醒被阻塞任务中优先级高的，该任务进入就绪态，并进行任务调度； - 如果没有任务阻塞于指定互斥锁，则互斥锁释放成功。 4. 销毁互斥锁LOS_MuxDestroy。 > ![icon-note.gif](public_sys-resources/icon-note.gif) **说明：** > - 两个任务不能对同一把互斥锁加锁。如果某任务对已被持有的互斥锁加锁，则该任务会被挂起，直到持有该锁的任务对互斥锁解锁，才能执行对这把互斥锁的加锁操作。 > > - 互斥锁不能在中断服务程序中使用。 > > - LiteOS-A内核作为实时操作系统需要保证任务调度的实时性，尽量避免任务的长时间阻塞，因此在获得互斥锁之后，应该尽快释放互斥锁。 ### 编程实例 **实例描述** 本实例实现如下流程： 1. 任务Example_TaskEntry创建一个互斥锁，锁任务调度，创建两个任务Example_MutexTask1、Example_MutexTask2。Example_MutexTask2优先级高于Example_MutexTask1，解锁任务调度。 2. Example_MutexTask2被调度，以永久阻塞模式申请互斥锁，并成功获取到该互斥锁，然后任务休眠100Tick，Example_MutexTask2挂起，Example_MutexTask1被唤醒。 3. Example_MutexTask1以定时阻塞模式申请互斥锁，等待时间为10Tick，因互斥锁仍被Example_MutexTask2持有，Example_MutexTask1挂起。10Tick超时时间到达后，Example_MutexTask1被唤醒，以永久阻塞模式申请互斥锁，因互斥锁仍被Example_MutexTask2持有，Example_MutexTask1挂起。 4. 100Tick休眠时间到达后，Example_MutexTask2被唤醒， 释放互斥锁，唤醒Example_MutexTask1。Example_MutexTask1成功获取到互斥锁后，释放，删除互斥锁。 **示例代码** 示例代码如下： ``` #include #include "los_mux.h" /* 互斥锁 */ LosMux g_testMux; /* 任务ID */ UINT32 g_testTaskId01; UINT32 g_testTaskId02; VOID Example_MutexTask1(VOID) { UINT32 ret; printf("task1 try to get mutex, wait 10 ticks.\n"); /* 申请互斥锁 */ ret = LOS_MuxLock(&g_testMux, 10); if (ret == LOS_OK) { printf("task1 get mutex g_testMux.\n"); /* 释放互斥锁 */ LOS_MuxUnlock(&g_testMux); return; } if (ret == LOS_ETIMEDOUT ) { printf("task1 timeout and try to get mutex, wait forever.\n"); /* 申请互斥锁 */ ret = LOS_MuxLock(&g_testMux, LOS_WAIT_FOREVER); if (ret == LOS_OK) { printf("task1 wait forever, get mutex g_testMux.\n"); /* 释放互斥锁 */ LOS_MuxUnlock(&g_testMux); /* 删除互斥锁 */ LOS_MuxDestroy(&g_testMux); printf("task1 post and delete mutex g_testMux.\n"); return; } } return; } VOID Example_MutexTask2(VOID) { printf("task2 try to get mutex, wait forever.\n"); /* 申请互斥锁 */ (VOID)LOS_MuxLock(&g_testMux, LOS_WAIT_FOREVER); printf("task2 get mutex g_testMux and suspend 100 ticks.\n"); /* 任务休眠100Ticks */ LOS_TaskDelay(100); printf("task2 resumed and post the g_testMux\n"); /* 释放互斥锁 */ LOS_MuxUnlock(&g_testMux); return; } UINT32 Example_MutexEntry(VOID) { UINT32 ret; TSK_INIT_PARAM_S task1; TSK_INIT_PARAM_S task2; /* 初始化互斥锁 */ LOS_MuxInit(&g_testMux, NULL); /* 锁任务调度 */ LOS_TaskLock(); /* 创建任务1 */ memset(&task1, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); task1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_MutexTask1; task1.pcName = "MutexTsk1"; task1.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE; task1.usTaskPrio = 5; ret = LOS_TaskCreate(&g_testTaskId01, &task1); if (ret != LOS_OK) { printf("task1 create failed.\n"); return LOS_NOK; } /* 创建任务2 */ memset(&task2, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); task2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_MutexTask2; task2.pcName = "MutexTsk2"; task2.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE; task2.usTaskPrio = 4; ret = LOS_TaskCreate(&g_testTaskId02, &task2); if (ret != LOS_OK) { printf("task2 create failed.\n"); return LOS_NOK; } /* 解锁任务调度 */ LOS_TaskUnlock(); return LOS_OK; } ``` **结果验证** 编译运行得到的结果为： ``` task1 try to get mutex, wait 10 ticks. task2 try to get mutex, wait forever. task2 get mutex g_testMux and suspend 100 ticks. task1 timeout and try to get mutex, wait forever. task2 resumed and post the g_testMux task1 wait forever, get mutex g_testMux. task1 post and delete mutex g_testMux. ```