RT-Thread-个人分享心得（四）——线程间同步（信号量）RT-Thread问答社区

个人分享心得（四）——线程间同步（信号量）

发布于 2019-03-28 12:03:20 浏览：1834 订阅该版

[tocm]

* 本帖最后由 家定不举棋 于 2019-3-29 11:52 编辑 *

# 信号量

信号量 `semaphore` 本质是用于线程间同步的IPC内核对象，对于一个信号量对象中还有多少资源可以分配，是由其 `value` 值决定（`value`的值因为其数据类型 `rt_uint16_t`，最大值是65535）。

信号量的结构体：

```
struct rt_semaphore
{
    struct rt_ipc_object parent;

rt_uint16_t          value;
};
```
因此在初始化的时候，需要对其初始值 `value` 进行赋值。举个场景：

初始化两个优先级不同的线程，当 `value` 的值初始化为0时，线程可以通过永久获取 `rt_sem_take(sem, RT_WAITTING_FOREVER)` 来挂起高优先级线程，然后让低优先级线程进行运行，然后低优先级线程通过释放信号量 `rt_sem_release(sem)` 来让高优先级线程获取到信号量而运行，挂起低优先级线程。
在举个场景：

初始化两个优先级相同的线程，当 `value` 的值初始化为一定值时，通过在两个线程各自获取信号量 `rt_sem_take(sem, RT_WAITTING_FOREVER)`，然后在运行到一定程度后即信号量被获取完，有一个线程将被挂起，让另一个线程单独运行。

> 注意：线程一般不能直接强行删除，一般只能通过让其自行结束，然后让空闲线程对线程进行回收处理，因此需要在使用信号量时在程序运行结束后不能永久挂起一个线程，即没有释放资源，导致内存泄漏。
> 注意：线程获取信号量后只对只有想要在获取信号量的线程有作用，对其他线程无任何作用，且不产生信号优先级翻转，即线程的当前优先级不会因为被高优先级线程打断而改变。
>ps：因为是个人初学，所以好多例子也想大家举例补充：-）

其中信号量的获取与释放不仅可以在线程环境中运行，也可以在中断环境中运行。

动态创建 `rt_sem_create` 和静态初始化 `rt_sem_init` 的区别：动态创建是动态申请内存 `sem = (rt_sem_t)rt_object_allocate(RT_Object_Class_Semaphore, name);`，而静态初始化无需申请内存直接对信号量进行初始化 `rt_ipc_object_init(&(sem->parent))`；  
与之对应的删除操作 `rt_sem_delete` 和脱离操作 `rt_sem_detach` 在唤醒全部挂起线程后分别执行 `rt_object_detach(&(sem->parent.parent))` 和 `rt_object_delete(&(sem->parent.parent))` 
> 脱离内核操作 `rt_object_detach(&(sem->parent.parent))` 和删除内核操作 `rt_object_delete(&(sem->parent.parent))` 唯一的区别便是删除操作中最后释放了内核资源 `RT_KERNEL_FREE(object)` 脱离或者删除信号量后其信号量的值并没有删除，只是从其内核类型置为0并且将其从内核队列中移除，其里面真正的值和对应的指针并没有发生变化。

对于信号量标志位有两种设置先进先出原则 `RT_IPC_FLAG_FIFO` 和优先级等待原则 `RT_IPC_FLAG_PRIO`，为了验证这个特性，写了一个小代码来验证他：

```
#include <rtthread.h>

static rt_thread_t thread1, thread2;
static rt_sem_t sem;

static void thread1_entry(void *paramter)
{
        rt_sem_take(sem, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_kprintf("run thread1.<br>");
        rt_sem_release(sem);
}

static void thread2_entry(void *paramter)
{
        rt_sem_take(sem, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_kprintf("run thread2.<br>");
        rt_sem_release(sem);
}

int test_sample(void)
{
        sem = rt_sem_create("semapore", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
        if (sem == RT_NULL)
        {
                rt_kprintf("Create semapore failed.<br>");
                return -1;
        }
        
        thread1 = rt_thread_create("thread1"， thread1_entry, RT_NULL, 1024, 16, 10);
        thread2 = rt_thread_create("thread2", thread2_entry, RT_NULL, 1024, 15, 10);
                                                                                                                
        if (thread1 != RT_NULL)
        {
                rt_thread_startup(thread1);
                rt_thread_startup(thread2);
        }
        rt_thread_mdelay(100);
        rt_sem_release(sem);

return 0;
}

MSH_CMD_EXPORT(test_sample, test sample);

```

当将标志位 `flag` 设置为 `RT_IPC_FLAG_FIFO` 时，输出结果为：

```
msh >test_sample
run thread1.
run thread2.
```

当将标志位 `flag` 设置为 `RT_IPC_FLAG_PRIO` 时，输出结果为：

```
msh >test_sample
run thread1.
run thread2.
```
PS：有不足的或者错误的欢迎大家指点批评呀