1# 互斥锁<a name="ZH-CN_TOPIC_0000001078912734"></a> 2 3- [基本概念](#section85865329185) 4- [运行机制](#section8547454201819) 5- [开发指导](#section2038861117194) 6 - [接口说明](#section11168318131917) 7 - [开发流程](#section4201191122116) 8 - [编程实例](#section10679328202117) 9 10 11## 基本概念<a name="section85865329185"></a> 12 13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。 14 15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： 16 17- LOS\_MUX\_PRIO\_NONE 18 19 不对申请互斥锁的任务的优先级进行继承或保护操作。 20 21- LOS\_MUX\_PRIO\_INHERIT 22 23 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。 24 25- LOS\_MUX\_PRIO\_PROTECT 26 27 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。 28 29 30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： 31 32- LOS\_MUX\_NORMAL 33 34 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。 35 36- LOS\_MUX\_RECURSIVE 37 38 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。 39 40- LOS\_MUX\_ERRORCHECK 41 42 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。 43 44 45## 运行机制<a name="section8547454201819"></a> 46 47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？ 48 49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。 50 51**图 1** 互斥锁运作示意图<a name="fig16821181173811"></a> 52 53 54## 开发指导<a name="section2038861117194"></a> 55 56### 接口说明<a name="section11168318131917"></a> 57 58**表 1** 互斥锁模块接口 59 60<a name="table37108292611"></a> 61<table><thead align="left"><tr id="row8711112919610"><th class="cellrowborder" valign="top" width="33.33333333333333%" id="mcps1.2.4.1.1"><p id="p3711102912617"><a name="p3711102912617"></a><a name="p3711102912617"></a>功能分类</p> 62</th> 63<th class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" id="mcps1.2.4.1.2"><p id="p1671110293610"><a name="p1671110293610"></a><a name="p1671110293610"></a>接口<strong id="b197068338312"><a name="b197068338312"></a><a name="b197068338312"></a>名称</strong></p> 64</th> 65<th class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" id="mcps1.2.4.1.3"><p id="p87114292617"><a name="p87114292617"></a><a name="p87114292617"></a>描述</p> 66</th> 67</tr> 68</thead> 69<tbody><tr id="row332716281313"><td class="cellrowborder" rowspan="2" valign="top" width="33.33333333333333%" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p1795312108911"><a name="p1795312108911"></a><a name="p1795312108911"></a>初始化和销毁互斥锁</p> 70</td> 71<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1932716285312"><a name="p1932716285312"></a><a name="p1932716285312"></a>LOS_MuxInit</p> 72</td> 73<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" headers="mcps1.2.4.1.3 "><p id="p932762812319"><a name="p932762812319"></a><a name="p932762812319"></a>互斥锁初始化</p> 74</td> 75</tr> 76<tr id="row37115291166"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p127613211335"><a name="p127613211335"></a><a name="p127613211335"></a>LOS_MuxDestroy</p> 77</td> 78<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p137111129965"><a name="p137111129965"></a><a name="p137111129965"></a>销毁指定的互斥锁</p> 79</td> 80</tr> 81<tr id="row17711329268"><td class="cellrowborder" rowspan="3" valign="top" width="33.33333333333333%" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p18125182815396"><a name="p18125182815396"></a><a name="p18125182815396"></a>互斥锁的申请和释放</p> 82</td> 83<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p215615953415"><a name="p215615953415"></a><a name="p215615953415"></a>LOS_MuxLock</p> 84</td> 85<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" headers="mcps1.2.4.1.3 "><p id="p20994162353515"><a name="p20994162353515"></a><a name="p20994162353515"></a>申请指定的互斥锁</p> 86</td> 87</tr> 88<tr id="row5711192912616"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p7974187183520"><a name="p7974187183520"></a><a name="p7974187183520"></a>LOS_MuxTrylock</p> 89</td> 90<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1271110291969"><a name="p1271110291969"></a><a name="p1271110291969"></a>尝试申请指定的互斥锁，不阻塞</p> 91</td> 92</tr> 93<tr id="row1571162918615"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p13021319143515"><a name="p13021319143515"></a><a name="p13021319143515"></a>LOS_MuxUnlock</p> 94</td> 95<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p107118291660"><a name="p107118291660"></a><a name="p107118291660"></a>释放指定的互斥锁</p> 96</td> 97</tr> 98<tr id="row344193024114"><td class="cellrowborder" valign="top" width="33.33333333333333%" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p16441730114110"><a name="p16441730114110"></a><a name="p16441730114110"></a>校验互斥锁</p> 99</td> 100<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1544183074110"><a name="p1544183074110"></a><a name="p1544183074110"></a>LOS_MuxIsValid</p> 101</td> 102<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" headers="mcps1.2.4.1.3 "><p id="p3441193017416"><a name="p3441193017416"></a><a name="p3441193017416"></a>判断互斥锁释放有效</p> 103</td> 104</tr> 105<tr id="row1065116418421"><td class="cellrowborder" rowspan="2" valign="top" width="33.33333333333333%" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p2189182734211"><a name="p2189182734211"></a><a name="p2189182734211"></a>初始化和销毁互斥锁属性</p> 106</td> 107<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1565244144210"><a name="p1565244144210"></a><a name="p1565244144210"></a>LOS_MuxAttrInit</p> 108</td> 109<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" headers="mcps1.2.4.1.3 "><p id="p14652342426"><a name="p14652342426"></a><a name="p14652342426"></a>互斥锁属性初始化</p> 110</td> 111</tr> 112<tr id="row538718619427"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p538756104217"><a name="p538756104217"></a><a name="p538756104217"></a>LOS_MuxAttrDestroy</p> 113</td> 114<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p23875654210"><a name="p23875654210"></a><a name="p23875654210"></a>销毁指定的互斥锁属性</p> 115</td> 116</tr> 117<tr id="row8143848467"><td class="cellrowborder" rowspan="8" valign="top" width="33.33333333333333%" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p2926915154717"><a name="p2926915154717"></a><a name="p2926915154717"></a>设置和获取互斥锁属性</p> 118</td> 119<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.31333133313331%" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p171441842465"><a name="p171441842465"></a><a name="p171441842465"></a>LOS_MuxAttrGetType</p> 120</td> 121<td class="cellrowborder" valign="top" width="33.35333533353336%" headers="mcps1.2.4.1.3 "><p id="p151444418461"><a name="p151444418461"></a><a name="p151444418461"></a>获取指定互斥锁属性的类型属性</p> 122</td> 123</tr> 124<tr id="row99314413464"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p793218404613"><a name="p793218404613"></a><a name="p793218404613"></a>LOS_MuxAttrSetType</p> 125</td> 126<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p51371843194813"><a name="p51371843194813"></a><a name="p51371843194813"></a>设置指定互斥锁属性的类型属性</p> 127</td> 128</tr> 129<tr id="row204470514615"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p13447115154614"><a name="p13447115154614"></a><a name="p13447115154614"></a>LOS_MuxAttrGetProtocol</p> 130</td> 131<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p20871044144720"><a name="p20871044144720"></a><a name="p20871044144720"></a>获取指定互斥锁属性的协议属性</p> 132</td> 133</tr> 134<tr id="row69051358465"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p10906165124617"><a name="p10906165124617"></a><a name="p10906165124617"></a>LOS_MuxAttrSetProtocol</p> 135</td> 136<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1690617554610"><a name="p1690617554610"></a><a name="p1690617554610"></a>设置指定互斥锁属性的协议属性</p> 137</td> 138</tr> 139<tr id="row133571666467"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p6357146154616"><a name="p6357146154616"></a><a name="p6357146154616"></a>LOS_MuxAttrGetPrioceiling</p> 140</td> 141<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p559511469478"><a name="p559511469478"></a><a name="p559511469478"></a>获取指定互斥锁属性的优先级上限属性</p> 142</td> 143</tr> 144<tr id="row5789065465"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p1778916634614"><a name="p1778916634614"></a><a name="p1778916634614"></a>LOS_MuxAttrSetPrioceiling</p> 145</td> 146<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p16789126134614"><a name="p16789126134614"></a><a name="p16789126134614"></a>设置指定互斥锁属性的优先级上限属性</p> 147</td> 148</tr> 149<tr id="row10251772469"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p199321752124718"><a name="p199321752124718"></a><a name="p199321752124718"></a>LOS_MuxGetPrioceiling</p> 150</td> 151<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p1128349114718"><a name="p1128349114718"></a><a name="p1128349114718"></a>获取互斥锁优先级上限属性</p> 152</td> 153</tr> 154<tr id="row197256714468"><td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.1 "><p id="p72518754614"><a name="p72518754614"></a><a name="p72518754614"></a>LOS_MuxSetPrioceiling</p> 155</td> 156<td class="cellrowborder" valign="top" headers="mcps1.2.4.1.2 "><p id="p177254713460"><a name="p177254713460"></a><a name="p177254713460"></a>设置互斥锁优先级上限属性</p> 157</td> 158</tr> 159</tbody> 160</table> 161 162### 开发流程<a name="section4201191122116"></a> 163 164互斥锁典型场景的开发流程： 165 1661. 初始化互斥锁LOS\_MuxInit。 167 1682. 申请互斥锁LOS\_MuxLock。 169 170申请模式有三种：无阻塞模式、永久阻塞模式、定时阻塞模式。 171 172- 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； 173- 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； 174- 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。 175 1763. 释放互斥锁LOS\_MuxUnlock。 177 178- 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； 179- 如果没有任务阻塞于指定互斥锁，则互斥锁释放成功。 180 1814. 销毁互斥锁LOS\_MuxDestroy。 182 183> **说明：** 184>- 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。 185>- 互斥锁不能在中断服务程序中使用。 186>- 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。 187 188### 编程实例<a name="section10679328202117"></a> 189 190**实例描述** 191 192本实例实现如下流程： 193 1941. 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。 1952. 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。 1963. 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。 1974. 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。 198 199**示例代码** 200 201示例代码如下： 202 203``` 204#include <string.h> 205#include "los_mux.h" 206 207/* 互斥锁 */ 208LosMux g_testMux; 209/* 任务ID */ 210UINT32 g_testTaskId01; 211UINT32 g_testTaskId02; 212 213VOID Example_MutexTask1(VOID) 214{ 215 UINT32 ret; 216 217 printf("task1 try to get mutex, wait 10 ticks.\n"); 218 /* 申请互斥锁 */ 219 ret = LOS_MuxLock(&g_testMux, 10); 220 221 if (ret == LOS_OK) { 222 printf("task1 get mutex g_testMux.\n"); 223 /* 释放互斥锁 */ 224 LOS_MuxUnlock(&g_testMux); 225 return; 226 } 227 if (ret == LOS_ETIMEDOUT ) { 228 printf("task1 timeout and try to get mutex, wait forever.\n"); 229 /* 申请互斥锁 */ 230 ret = LOS_MuxLock(&g_testMux, LOS_WAIT_FOREVER); 231 if (ret == LOS_OK) { 232 printf("task1 wait forever, get mutex g_testMux.\n"); 233 /* 释放互斥锁 */ 234 LOS_MuxUnlock(&g_testMux); 235 /* 删除互斥锁 */ 236 LOS_MuxDestroy(&g_testMux); 237 printf("task1 post and delete mutex g_testMux.\n"); 238 return; 239 } 240 } 241 return; 242} 243 244VOID Example_MutexTask2(VOID) 245{ 246 printf("task2 try to get mutex, wait forever.\n"); 247 /* 申请互斥锁 */ 248 (VOID)LOS_MuxLock(&g_testMux, LOS_WAIT_FOREVER); 249 250 printf("task2 get mutex g_testMux and suspend 100 ticks.\n"); 251 252 /* 任务休眠100Ticks */ 253 LOS_TaskDelay(100); 254 255 printf("task2 resumed and post the g_testMux\n"); 256 /* 释放互斥锁 */ 257 LOS_MuxUnlock(&g_testMux); 258 return; 259} 260 261UINT32 Example_MutexEntry(VOID) 262{ 263 UINT32 ret; 264 TSK_INIT_PARAM_S task1; 265 TSK_INIT_PARAM_S task2; 266 267 /* 初始化互斥锁 */ 268 LOS_MuxInit(&g_testMux, NULL); 269 270 /* 锁任务调度 */ 271 LOS_TaskLock(); 272 273 /* 创建任务1 */ 274 memset(&task1, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); 275 task1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_MutexTask1; 276 task1.pcName = "MutexTsk1"; 277 task1.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE; 278 task1.usTaskPrio = 5; 279 ret = LOS_TaskCreate(&g_testTaskId01, &task1); 280 if (ret != LOS_OK) { 281 printf("task1 create failed.\n"); 282 return LOS_NOK; 283 } 284 285 /* 创建任务2 */ 286 memset(&task2, 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S)); 287 task2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Example_MutexTask2; 288 task2.pcName = "MutexTsk2"; 289 task2.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE; 290 task2.usTaskPrio = 4; 291 ret = LOS_TaskCreate(&g_testTaskId02, &task2); 292 if (ret != LOS_OK) { 293 printf("task2 create failed.\n"); 294 return LOS_NOK; 295 } 296 297 /* 解锁任务调度 */ 298 LOS_TaskUnlock(); 299 300 return LOS_OK; 301} 302``` 303 304**结果验证** 305 306编译运行得到的结果为： 307 308``` 309task1 try to get mutex, wait 10 ticks. 310task2 try to get mutex, wait forever. 311task2 get mutex g_testMux and suspend 100 ticks. 312task1 timeout and try to get mutex, wait forever. 313task2 resumed and post the g_testMux 314task1 wait forever, get mutex g_testMux. 315task1 post and delete mutex g_testMux. 316``` 317 318
