RT-Thread-【2024-RSOC】多线程的学习分享RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】多线程的学习分享

发布于 2024-07-23 19:26:10 浏览：556 订阅该版

[tocm]

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# RT-Thread 同步示例

这个示例演示了一个经典的同步问题，使用RT-Thread实时操作系统。场景包括四个线程：`dad`（爸爸），`mom`（妈妈），`daughter`（女儿），和`son`（儿子），代表一个家庭，爸爸和妈妈分别生产苹果和橘子，而女儿和儿子则消费它们。

## 宏和全局变量

### 宏定义

- `THREAD_PRIORITY`: 线程的优先级。
- `THREAD_STACK_SIZE`: 分配给每个线程的栈大小。
- `THREAD_TIMESLICE`: 分配给线程执行的时间片。

### 全局变量

- `rt_thread_t dad, mom, daughter, son`: 家庭成员的线程控制块。
- `rt_mutex_t dynamic_mutex`: 保护临界区的互斥量。
- `rt_semaphore apple, orange, plate`: 用于同步的信号量。

## 线程函数

### 爸爸线程

```c
void dad_(void *parameter) {
    while (1) {
        rt_sem_take(&plate, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        num_apple++;
        rt_kprintf("加入苹果 %d\n", num_apple);
        rt_mutex_release(dynamic_mutex);
        rt_sem_release(&apple);
        rt_thread_mdelay(100); // 模拟生产时间
    }
}
```
这个函数模拟爸爸生产苹果的过程。每次生产一个苹果后，会打印当前苹果数量，并释放apple信号量以通知消费者线程。

### 妈妈线程
```c
void mom_(void *parameter) {
    while (1) {
        rt_sem_take(&plate, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        num_orange++;
        rt_kprintf("加入橘子 %d\n", num_orange);
        rt_mutex_release(dynamic_mutex);
        rt_sem_release(&orange);
        rt_thread_mdelay(100); // 模拟生产时间
    }
}
```
这个函数模拟妈妈生产橘子的过程。每次生产一个橘子后，会打印当前橘子数量，并释放orange信号量以通知消费者线程。

### 儿子线程
```c
void son_(void *parameter) {
    while (1) {
        rt_sem_take(&orange, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        num_orange--;
        rt_kprintf("吃掉橘子 %d\n", num_orange);
        rt_mutex_release(dynamic_mutex);
        rt_sem_release(&plate);
        rt_thread_mdelay(100); // 模拟消费时间
    }
}
```
这个函数模拟儿子消费橘子的过程。每次消费一个橘子后，会打印当前橘子数量，并释放plate信号量以通知生产者线程。

### 女儿线程
```c
void daughter_(void *parameter) {
    while (1) {
        rt_sem_take(&apple, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
        num_apple--;
        rt_kprintf("吃掉苹果 %d\n", num_apple);
        rt_mutex_release(dynamic_mutex);
        rt_sem_release(&plate);
        rt_thread_mdelay(100); // 模拟消费时间
    }
}
```
这个函数模拟女儿消费苹果的过程。每次消费一个苹果后，会打印当前苹果数量，并释放plate信号量以通知生产者线程。

## 启动函数

```c
int start() {
    // 创建动态互斥量
    dynamic_mutex = rt_mutex_create("dmutex", RT_IPC_FLAG_PRIO);
    
    // 初始化信号量
    rt_sem_init(&plate, "plate", 1, RT_IPC_FLAG_PRIO);
    rt_sem_init(&apple, "apple", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);
    rt_sem_init(&orange, "orange", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);

// 创建线程
    dad = rt_thread_create("dad", dad_, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY - 1, THREAD_TIMESLICE);
    if (dad != RT_NULL) rt_thread_startup(dad);
    
    mom = rt_thread_create("mom", mom_, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY - 1, THREAD_TIMESLICE);
    if (mom != RT_NULL) rt_thread_startup(mom);
    
    daughter = rt_thread_create("daughter", daughter_, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (daughter != RT_NULL) rt_thread_startup(daughter);
    
    son = rt_thread_create("son", son_, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (son != RT_NULL) rt_thread_startup(son);

return 0;
}

MSH_CMD_EXPORT(start, 经典同步问题);
```
这个函数初始化互斥量和信号量，并创建和启动线程。函数通过MSH_CMD_EXPORT宏将start函数注册为RT-Thread的命令，允许在命令行中启动同步示例。

***
## 总结
这个示例展示了如何使用RT-Thread的互斥量和信号量来解决多线程同步问题，确保多个线程安全访问共享资源。通过这些同步原语，可以有效避免竞争条件和死锁，提高程序的可靠性和稳定性。
***

![结果图](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/da9e6f3cc2cdbb052f76ec8cb06627b6.png.webp)