(_mutex_doc)= :::{note} 作者：龙进 ::: # mutex互斥量   mutex是一种轻量级的同步原语，只有被加锁、空闲两种状态。   当mutex被占用时，尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠，直到资源可用。 ## 1. 特性 - 同一时间只有1个任务可以持有mutex - 不允许递归地加锁、解锁 - 只允许通过mutex的api来操作mutex - 在硬中断、软中断中不能使用mutex ## 2. 定义   mutex定义在`lib/mutex.rs`中，定义如下所示： ```rust /// @brief Mutex互斥量结构体 /// 请注意！由于Mutex属于休眠锁，因此，如果您的代码可能在中断上下文内执行，请勿采用Mutex！ #[derive(Debug)] pub struct Mutex { /// 该Mutex保护的数据 data: UnsafeCell, /// Mutex内部的信息 inner: SpinLock, } #[derive(Debug)] struct MutexInner { /// 当前Mutex是否已经被上锁(上锁时，为true) is_locked: bool, /// 等待获得这个锁的进程的链表 wait_list: LinkedList<&'static mut process_control_block>, } ``` ## 3. 使用   与SpinLock类似，Rust版本的Mutex具有一个守卫。使用的时候，需要将要被保护的数据的所有权移交Mutex。并且，守卫只能在加锁成功后产生，因此，每个时刻，每个Mutex最多存在1个守卫。   当需要读取、修改Mutex保护的数据时，请先使用Mutex的`lock()`方法。该方法会返回一个`MutexGuard`。您可以使用被保护的数据的成员函数来进行一些操作。或者是直接读取、写入被保护的数据。（相当于您获得了被保护的数据的可变引用）   完整示例如下方代码所示： ```rust let x :Mutex>= Mutex::new(Vec::new()); { let mut g :MutexGuard>= x.lock(); g.push(1); g.push(2); g.push(2); assert!(g.as_slice() == [1, 2, 2] || g.as_slice() == [2, 2, 1]); // 在此处，Mutex是加锁的状态 debug!("x={:?}", x); } // 由于上方的变量`g`，也就是Mutex守卫的生命周期结束，自动释放了Mutex。因此，在此处，Mutex是放锁的状态 debug!("x={:?}", x); ```   对于结构体内部的变量，我们可以使用Mutex进行细粒度的加锁，也就是使用Mutex包裹需要细致加锁的成员变量，比如这样： ```rust pub struct a { pub data: Mutex, } ```   当然，我们也可以对整个结构体进行加锁： ```rust struct MyStruct { pub data: data_struct, } /// 被全局加锁的结构体 pub struct LockedMyStruct(Mutex); ``` ## 4. API ### 4.1. new - 初始化Mutex #### 原型 ```rust pub const fn new(value: T) -> Self ``` #### 说明   `new()`方法用于初始化一个Mutex。该方法需要一个被保护的数据作为参数。并且，该方法会返回一个Mutex。 ### 4.2. lock - 加锁 #### 原型 ```rust pub fn lock(&self) -> MutexGuard ``` #### 说明   对Mutex加锁，返回Mutex的守卫，您可以使用这个守卫来操作被保护的数据。   如果Mutex已经被加锁，那么，该方法会阻塞当前进程，直到Mutex被释放。 ### 4.3. try_lock - 尝试加锁 #### 原型 ```rust pub fn try_lock(&self) -> Result, i32> ``` #### 说明   尝试对Mutex加锁。如果加锁失败，不会将当前进程加入等待队列。如果加锁成功，返回Mutex的守卫；如果当前Mutex已经被加锁，返回`Err(错误码)`。 ## 5. C版本的Mutex（在将来会被废弃）   mutex定义在`common/mutex.h`中。其数据类型如下所示： ```c typedef struct { atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者 spinlock_t wait_lock; // mutex操作锁，用于对mutex的list的操作进行加锁 struct List wait_list; // Mutex的等待队列 } mutex_t; ``` ### 5.1. API #### mutex_init **`void mutex_init(mutex_t *lock)`**   初始化一个mutex对象。 #### mutex_lock **`void mutex_lock(mutex_t *lock)`**   对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则当前进程进入休眠状态。 #### mutex_unlock **`void mutex_unlock(mutex_t *lock)`**   对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程，则唤醒下一个进程。 #### mutex_trylock **`void mutex_trylock(mutex_t *lock)`**   尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则返回0.否则，加锁成功，返回1. #### mutex_is_locked **`void mutex_is_locked(mutex_t *lock)`**   判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态，则返回1，否则返回0。