C语言 Freertos的递归锁详解

什么是递归锁

递归锁是一种特殊的互斥锁，允许同一个线程在获得锁之后，可以多次加锁，直到释放所有锁。一般的互斥锁不允许同一个线程重复加锁，否则会导致死锁。

Freertos的递归锁

Freertos是一款基于RTOS（Real-Time Operating System）的实时操作系统，在多线程的环境下，用递归锁实现同步非常方便。

在Freertos中，递归锁使用信号量的方式实现，也就是说，递归锁其实就是一个mutex（互斥锁），允许同一个线程在获得mutex之后，可以多次加锁，直到释放所有锁。

当SemaphoreHandle_t对象作为递归互斥体使用时，必须使用xSemaphoreCreateRecursiveMutex()或xSemaphoreCreateRecursiveMutexStatic( )使其创建。 xSemaphoreCreateRecursiveMutex()创建一个动态递归互斥体，而xSemaphoreCreateRecursiveMutexStatic()创建一个静态递归互斥体。

在使用递归锁时，可以使用以下API：

xSemaphoreCreateRecursiveMutex()
xSemaphoreCreateRecursiveMutexStatic()
xSemaphoreTakeRecursive()
xSemaphoreGiveRecursive()

递归锁示例说明

下面通过两个示例，展示递归锁的使用方法。

示例1：检测当前是否是递归锁持有者

void recusive_task(void *pvParameters)
{
    static SemaphoreHandle_t xRecursiveMutex;
    xRecursiveMutex = xSemaphoreCreateRecursiveMutex();

    xSemaphoreTakeRecursive(xRecursiveMutex, portMAX_DELAY);
    if (xSemaphoreGetMutexHolder(xRecursiveMutex) == xTaskGetCurrentTaskHandle())
    {
        printf("Current Task is Recursive Mutex Holder\n");
    }

    xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex);
    vTaskDelete(NULL);
}

在xRecursiveMutex上对xSemaphoreTakeRecursive()调用成功的任务可以调用xSemaphoreGetMutexHolder()API来确定当前是否是递归锁持有者，以上的示例在确认当前占有递归锁后打印一条消息。

示例2：递归锁的嵌套

void recusive_task(void *pvParameters)
{
    static SemaphoreHandle_t xRecursiveMutex;
    xRecursiveMutex = xSemaphoreCreateRecursiveMutex();

    xSemaphoreTakeRecursive(xRecursiveMutex, portMAX_DELAY);
    printf("Acquire Recursive Mutex\n");

    xSemaphoreTakeRecursive(xRecursiveMutex, portMAX_DELAY);
    printf("Acquire Recursive Mutex again\n");

    xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex);
    printf("Recursive Mutex release once.\n");

    xSemaphoreGiveRecursive(xRecursiveMutex);
    printf("Recursive Mutex release once.\n");

    vTaskDelete(NULL);
}

在xRecursiveMutex上对xSemaphoreTakeRecursive()调用成功后，可以多次对xRecursiveMutex使用xSemaphoreTakeRecursive() API加锁，最终，必须对xRecursiveMutex使用等效次数的xSemaphoreGiveRecursive() API解锁，以上的示例展示了如何嵌套使用递归锁。

总结

递归锁是一种允许同一线程在获得锁之后，可以多次加锁，直到释放所有锁的锁。在多线程环境下，递归锁可以方便地保护共享资源。在Freertos中，递归锁使用信号量的方式实现，通过xSemaphoreCreateRecursiveMutex()或xSemaphoreCreateRecursiveMutexStatic()创建一个递归互斥体，可以使用xSemaphoreTakeRecursive()和xSemaphoreGiveRecursive() API锁住和释放锁。