1、程序簡介

該程序是基于OpenHarmony標準系統(tǒng)的C++公共基礎類庫的線程處理：Sempahore。

本案例完成如下工作：

（1）無名信號量使用方法

定義1個無名信號量，1個供無名信號量管理的公共資源變量；

創(chuàng)建5個線程，每個線程做5次for循環(huán)，for循環(huán)的內容是獲取無名信號量，并修改公共資源變量；

（2）有名信號量使用方法

定義1個有名信號量，1個供有名信號量管理的公共資源變量；

創(chuàng)建1個線程A，通過Open獲取信號量，做5次for循環(huán)，for循環(huán)的內容是通過Wait獲取有名信號量，如果獲取成功則修改公共資源變量（即累加1），最后釋放信號量；

創(chuàng)建1個線程B，通過Open獲取信號量，做5次for循環(huán)，for循環(huán)的內容是通過TryWait獲取有名信號量，如果獲取成功則修改公共資源變量（即累加10），最后釋放信號量；

創(chuàng)建1個線程C，通過Open獲取信號量，做5次for循環(huán)，for循環(huán)的內容是通過TimedWait獲取有名信號量，如果獲取成功則修改公共資源變量（即累加100），最后釋放信號量；

2、基礎知識

C++公共基礎類庫為標準系統(tǒng)提供了一些常用的C++開發(fā)工具類，包括：

文件、路徑、字符串相關操作的能力增強接口

讀寫鎖、信號量、定時器、線程增強及線程池等接口

安全數(shù)據(jù)容器、數(shù)據(jù)序列化等接口

各子系統(tǒng)的錯誤碼相關定義

2.1、添加C++公共基礎類庫依賴

修改需調用模塊的BUILD.gn，在external_deps或deps中添加如下：

ohos_shared_library("xxxxx") { ... external_deps = [ ... # 動態(tài)庫依賴(可選) "c_utils:utils", # 靜態(tài)庫依賴(可選) "c_utils:utilsbase", # Rust動態(tài)庫依賴(可選) "c_utils:utils_rust", ] ...}

一般而言，我們只需要填寫"c_utils:utils"即可。

2.2、Semaphore頭文件

C++公共基礎類庫的Semaphore頭文件在：//commonlibrary/c_utils/base/include/semaphore_ex.h

可在源代碼中添加如下：

#include

OpenHarmony信號量根據(jù)種類可以分為有名信號量和無名信號量，所以命令空間如下：

（1）無名信號量命名空間

OHOS::Semaphore

（2）有名信號量命名空間

OHOS::NamedSemaphore

2.3、OHOS::Samaphore接口說明

Semaphore為無名信號量。

2.3.1、Samaphore

構造函數(shù), 構造一個Samaphore對象。

Semaphore(int value = 1);

參數(shù)說明：

2.3.2、~Semaphore

析構函數(shù)。

~Semaphore();

2.3.3、Wait

等待/獲取信號量（即信號量 -1）。

void Wait();

2.3.4、Post

釋放信號量（即信號量 +1）。

void Post();

2.4、OHOS::NamedSemaphore接口說明

NamedSemaphore為有名信號量。

2.4.1、NamedSemaphore

構造函數(shù), 構造NamedSemaphore對象。

NamedSemaphore(size_t size)NamedSemaphore(const std::string& name, size_t size)

參數(shù)說明：

2.4.2、~NamedSemaphore

析構函數(shù)。

~NamedSemaphore();

2.4.3、Create

創(chuàng)建并初始化有名信號量。

bool Create();

返回值說明：

2.4.4、Unlink

將有名信號量文件從系統(tǒng)中刪除。

bool Unlink();

返回值說明：

2.4.5、Open

打開一個已經(jīng)創(chuàng)建的有名信號量文件。

bool Open();

返回值說明：

2.4.6、Close

關閉有名信號量。

bool Close();

返回值說明：

2.4.7、Wait

等待/獲取信號量(信號量 -1)。

bool Wait();

返回值說明：

2.4.8、TryWait

等待/獲取信號量(信號量 -1)的接口；非阻塞版。

bool TryWait();

返回值說明：

2.4.9、TimedWait

等待/獲取信號量(信號量 -1)；指定阻塞時間版。

bool TimedWait(const struct timespec& ts);

參數(shù)說明：

返回值說明：

2.4.10、Post

釋放信號量(信號量 +1)。

bool Post();

返回值說明：

2.4.10、GetValue

獲取信號的值。

int GetValue() const;

返回值說明：

3、程序解析

3.1、創(chuàng)建編譯引導

在//vendor/lockzhiner/rk3568/samples/BUILD.gn文件添加一行編譯引導語句。

import("http://build/ohos.gni")
group("samples") { deps = [ "a24_utils_semaphore:utils_semaphore", # 添加該行 ]}

"a24_utils_semaphore:utils_semaphore",該行語句表示引入?yún)⑴c編譯。

3.2、創(chuàng)建編譯項目

創(chuàng)建a24_utils_semaphore目錄，并添加如下文件：

a24_utils_semaphore├── utils_name_semaphore.cpp # 有名信號量案例├── utils_noname_semaphore.cpp # 無名信號量案例├── BUILD.gn # GN文件

3.3、創(chuàng)建BUILD.gn

編輯BUILD.gn文件。

添加2個可執(zhí)行程序，分別是：

utils_noname_semaphore：無名信號量使用案例

utils_name_semaphore：有名信號量使用案例

import("http://build/ohos.gni")
ohos_executable("utils_noname_semaphore") { sources = [ "utils_noname_semaphore.cpp" ] include_dirs = [ "http://commonlibrary/c_utils/base/include", "http://commonlibrary/c_utils/base:utils", "http://third_party/googletest:gtest_main", "http://third_party/googletest/googletest/include", ] external_deps = [ "c_utils:utils" ] part_name = "product_rk3568" install_enable = true}
ohos_executable("utils_name_semaphore") { sources = [ "utils_name_semaphore.cpp" ] include_dirs = [ "http://commonlibrary/c_utils/base/include", "http://commonlibrary/c_utils/base:utils", "http://third_party/googletest:gtest_main", "http://third_party/googletest/googletest/include", ] external_deps = [ "c_utils:utils" ] part_name = "product_rk3568" install_enable = true}
group("utils_semaphore") { deps = [ ":utils_noname_semaphore", ":utils_name_semaphore", ]}

注意：

（1）BUILD.gn中所有的TAB鍵必須轉化為空格，否則會報錯。如果自己不知道如何規(guī)范化，可以：

# 安裝gn工具sudo apt-get install ninja-buildsudo apt install generate-ninja# 規(guī)范化BUILD.gngn format BUILD.gn

3.4、無名信號量使用案例

3.4.1、添加信號量頭文件

#include

3.4.2、創(chuàng)建無名信號量以及公共資源變量

static int m_count = 0; // 公共資源變量static OHOS::Semaphore m_sem(1); // 無名信號量

3.4.3、創(chuàng)建線程池

OHOS::ThreadPoolthreads("noname_semaphore_threads");

3.4.4、設置線程池

OHOS::ThreadPool threads("noname_semaphore_threads");

3.4.5、啟動線程

for (int i = 0; i < threads_start; i++) { string str_name = "thread_" + to_string(i); auto task = std::bind(func, str_name); threads.AddTask(task); sleep(1);}

3.4.6、編寫子線程代碼

循環(huán)5次，每次循環(huán)調用信號量Wait()等待獲取信號量。如果獲取信號量后，將公共資源變量累加，調用信號量Post()釋放信號量。

void func(const string &name){ for (int i = 0; i < 5; i++) { cout << name << ": Sema Wait..." << endl; m_sem.Wait(); cout << name << ": Sema Wait Successful" << endl; m_count += 1; m_sem.Post(); cout << name << ": Sema Post" << endl; sleep(1); }}

3.5、有名信號量使用案例

3.5.1、添加信號量頭文件

#include

3.5.2、創(chuàng)建有名信號量

首先定義有名信號量，然后通過Create()創(chuàng)建全局有名信號量。

int main(int argc, char **argv){ OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1); ...... if (!sem.Create()) { cout << "NamedSemaphore.Create() failed\n"; return -1; } ......}

3.5.3、創(chuàng)建線程池

通過OHOS::ThreadPool定義線程池，調用SetMaxTaskNum()設置線程池最大線程數(shù)，并調用Start()設置當前啟動多少個線程。

int main(int argc, char **argv){ OHOS::ThreadPool threads("name_semaphore_threads"); int threads_start = 3; ...... threads.SetMaxTaskNum(128); threads.Start(threads_start); ......}

3.5.4、啟動子線程A、B和C

int main(int argc, char **argv){ ...... // 啟動線程A str_name = "thread_a"; auto task_a = std::bind(funcA, str_name); threads.AddTask(task_a); // 啟動線程B str_name = "thread_b"; auto task_b = std::bind(funcB, str_name); threads.AddTask(task_b);
// 啟動線程A str_name = "thread_c"; auto task_c = std::bind(funcC, str_name); threads.AddTask(task_c); threads.Stop(); cout << "threads stop" << endl; return 0;}

3.5.5、編寫子線程A

首先定義有名信號量，信號量數(shù)目可以隨意設置。

其次，通過Open()打開有名信號量，可以與main()的有名信號量共享同一個信號量。

最后，通過Wait()和Post()來獲取釋放信號量。

static void funcA(const string &name){ OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1);
cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n";
// 打開一個已經(jīng)創(chuàng)建的有名信號量文件 if (!sem.Open()) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema open failed" << endl; return; } for (int i = 0; i < 5; i++) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema wait..." << endl; sem.Wait(); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema wait success" << endl; m_count += 1; usleep(1000 * 1000 * 1); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema count = " << m_count << endl; sem.Post(); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema post and sleep 1 sec" << endl; sleep(1); }
cout << get_curtime() << ", " << name << ": end" << endl;}

3.5.6、編寫子線程B

首先定義有名信號量，信號量數(shù)目可以隨意設置。

其次，通過Open()打開有名信號量，可以與main()的有名信號量共享同一個信號量。

最后，通過TryWait()和Post()來獲取釋放信號量。

static void funcB(const string &name){ OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1);
cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n"; // 打開一個已經(jīng)創(chuàng)建的有名信號量文件 if (!sem.Open()) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema open failed" << endl; return; }
for (int i = 0; i < 5; i++) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema trywait..." << endl; if (sem.TryWait()) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema trywait success" << endl; m_count += 10; usleep(1000 * 1000 * 1); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema count = " << m_count << endl; sem.Post(); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema post and sleep 1 sec" << endl; } else { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema tryWait failed and sleep 1 sec" << endl; } sleep(1); }
cout << get_curtime() << ", " << name << ": end" << endl;}

3.5.7、編寫子線程C

首先定義有名信號量，信號量數(shù)目可以隨意設置。

其次，通過Open()打開有名信號量，可以與main()的有名信號量共享同一個信號量。

最后，通過TimedWait()和Post()來獲取釋放信號量。

static void funcC(const string &name){ OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1); struct timespec ts;
cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n";
// 打開一個已經(jīng)創(chuàng)建的有名信號量文件 if (!sem.Open()) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema open failed" << endl; return; } for (int i = 0; i < 5; i++) { clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts); // 超時等待時間，1秒 ts.tv_sec += 1; cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema timedwait 1 sec..." << endl; if (sem.TimedWait(ts)) { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema timedwait success" << endl; m_count += 100; usleep(1000 * 100); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema count = " << m_count << endl; sem.Post(); cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema post" << endl; } else { cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema timedwait failed and sleep 1 sec" << endl; sleep(1); } }
cout << get_curtime() << ", " << name << ": end" << endl;
}

4、編譯步驟

進入OpenHarmony編譯環(huán)境，運行如下命令：

hb build -f

將鏡像燒錄到開發(fā)板中。

5、運行結果

5.1、無名信號量

運行結果如下：

# utils_noname_semaphorethread_0: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_0: Sema Postthread_1: Sema Wait...thread_1: Sema Wait Successfulthread_1: Sema Postthread_0: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_0: Sema Postthread_2: Sema Wait...thread_2: Sema Wait Successfulthread_2: Sema Postthread_0: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_0: Sema Postthread_1: Sema Wait...thread_1: Sema Wait Successfulthread_1: Sema Postthread_3: Sema Wait...thread_3: Sema Wait Successfulthread_3: Sema Postthread_2: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_2: Sema Wait...thread_2: Sema Postthread_1: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_0: Sema Postthread_1: Sema Wait Successfulthread_1: Sema Postthread_4: Sema Wait...thread_4: Sema Wait Successfulthread_4: Sema Postthread_3: Sema Wait...thread_3: Sema Wait Successfulthread_3: Sema Postthread_2: Sema Wait...thread_2: Sema Wait Successfulthread_2: Sema Postthread_0: Sema Wait...thread_0: Sema Wait Successfulthread_0: Sema Postthread_1: Sema Wait...thread_1: Sema Wait Successfulthread_1: Sema Postthread_4: Sema Wait...thread_4: Sema Wait Successfulthread_4: Sema Postthread_3: Sema Wait...thread_3: Sema Wait Successfulthread_3: Sema Postthread_2: Sema Wait...thread_2: Sema Wait Successfulthread_2: Sema Postthread_1: Sema Wait...thread_1: Sema Wait Successfulthread_1: Sema Postthread_4: Sema Wait...thread_4: Sema Wait Successfulthread_4: Sema Postthread_3: Sema Wait...thread_3: Sema Wait Successfulthread_3: Sema Postthread_2: Sema Wait...thread_2: Sema Wait Successfulthread_2: Sema Postthread_4: Sema Wait...thread_4: Sema Wait Successfulthread_4: Sema Postthread_3: Sema Wait...thread_3: Sema Wait Successfulthread_3: Sema Postthread_4: Sema Wait...thread_4: Sema Wait Successfulthread_4: Sema Postthreads stop#

5.2、有名信號量

運行結果如下：

# utils_name_semaphore2017-8-5 1924, thread_a: start2017-8-5 19:43:24, thread_b: start2017-8-5 19:43:24, thread_c: start2017-8-5 19:43:24, thread_a: sema wait...2017-8-5 19:43:24, thread_a: sema wait success2017-8-5 19:43:24, thread_b: sema trywait...2017-8-5 19:43:24, thread_b: sema tryWait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:24, thread_c: sema timedwait 1 sec...2017-8-5 19:43:25, thread_a: sema count = 12017-8-5 19:43:25, thread_c: sema timedwait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:25, thread_a: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:25, thread_b: sema trywait...2017-8-5 19:43:25, thread_b: sema trywait success2017-8-5 19:43:26, thread_a: sema wait...2017-8-5 19:43:26, thread_c: sema timedwait 1 sec...2017-8-5 19:43:26, thread_b: sema count = 112017-8-5 19:43:26, thread_b: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:26, thread_a: sema wait success2017-8-5 19:43:27, thread_c: sema timedwait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:27, thread_b: sema trywait...2017-8-5 19:43:27, thread_b: sema tryWait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:27, thread_a: sema count = 122017-8-5 19:43:27, thread_a: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:28, thread_c: sema timedwait 1 sec...2017-8-5 19:43:28, thread_c: sema timedwait success2017-8-5 19:43:28, thread_b: sema trywait...2017-8-5 19:43:28, thread_a: sema wait...2017-8-5 19:43:28, thread_b: sema tryWait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:28, thread_c: sema count = 1122017-8-5 19:43:28, thread_c: sema post2017-8-5 19:43:28, thread_c: sema timedwait 1 sec...2017-8-5 19:43:28, thread_a: sema wait success2017-8-5 19:43:29, thread_b: sema trywait...2017-8-5 19:43:29, thread_b: sema tryWait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:29, thread_c: sema timedwait failed and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:29, thread_a: sema count = 1132017-8-5 19:43:29, thread_a: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:30, thread_b: sema close2017-8-5 19:43:30, thread_c: sema timedwait 1 sec...2017-8-5 19:43:30, thread_c: sema timedwait success2017-8-5 19:43:30, thread_a: sema wait...2017-8-5 19:43:31, thread_c: sema count = 2132017-8-5 19:43:31, thread_c: sema post2017-8-5 19:43:31, thread_c: sema close2017-8-5 19:43:31, thread_a: sema wait success2017-8-5 19:43:32, thread_a: sema count = 2142017-8-5 19:43:32, thread_a: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:33, thread_a: sema wait...2017-8-5 19:43:33, thread_a: sema wait success2017-8-5 19:43:34, thread_a: sema count = 2152017-8-5 19:43:34, thread_a: sema post and sleep 1 sec2017-8-5 19:43:35, thread_a: sema closethreads stop#