1、程序简介
该程序是基于OpenHarmony标准系统的C++公共基础类库的线程处理：Sempahore。
本案例完成如下工作：
（1）无名信号量使用方法
定义1个无名信号量，1个供无名信号量管理的公共资源变量；
创建5个线程，每个线程做5次for循环，for循环的内容是获取无名信号量，并修改公共资源变量；
（2）有名信号量使用方法
定义1个有名信号量，1个供有名信号量管理的公共资源变量；
创建1个线程A，通过Open获取信号量，做5次for循环，for循环的内容是通过Wait获取有名信号量，如果获取成功则修改公共资源变量（即累加1），最后释放信号量；
创建1个线程B，通过Open获取信号量，做5次for循环，for循环的内容是通过TryWait获取有名信号量，如果获取成功则修改公共资源变量（即累加10），最后释放信号量；
创建1个线程C，通过Open获取信号量，做5次for循环，for循环的内容是通过TimedWait获取有名信号量，如果获取成功则修改公共资源变量（即累加100），最后释放信号量；
2、基础知识
C++公共基础类库为标准系统提供了一些常用的C++开发工具类，包括：
文件、路径、字符串相关操作的能力增强接口
读写锁、信号量、定时器、线程增强及线程池等接口
安全数据容器、数据序列化等接口
各子系统的错误码相关定义
2.1、添加C++公共基础类库依赖
修改需调用模块的BUILD.gn，在external_deps或deps中添加如下：
ohos_shared_library("xxxxx") {...external_deps = [...# 动态库依赖(可选)"c_utils:utils",# 静态库依赖(可选)"c_utils:utilsbase",# Rust动态库依赖(可选)"c_utils:utils_rust",]...}
一般而言，我们只需要填写"c_utils:utils"即可。
2.2、Semaphore头文件
C++公共基础类库的Semaphore头文件在：//commonlibrary/c_utils/base/include/semaphore_ex.h
可在源代码中添加如下：
OpenHarmony信号量根据种类可以分为有名信号量和无名信号量，所以命令空间如下：
（1）无名信号量命名空间
OHOS::Semaphore（2）有名信号量命名空间
OHOS::NamedSemaphore2.3、OHOS::Samaphore接口说明
Semaphore为无名信号量。
2.3.1、Samaphore
构造函数, 构造一个Samaphore对象。
Semaphore(int value = 1);参数说明：
| 参数名称 | 类型 | 参数说明 |
|---|---|---|
| value | int | 信号量当前资源数量 |
2.3.2、~Semaphore
析构函数。
~Semaphore();2.3.3、Wait
等待/获取信号量（即信号量 -1）。
void Wait();2.3.4、Post
释放信号量（即信号量 +1）。
void Post();2.4、OHOS::NamedSemaphore接口说明
NamedSemaphore为有名信号量。
2.4.1、NamedSemaphore
构造函数, 构造NamedSemaphore对象。
NamedSemaphore(size_t size)NamedSemaphore(const std::string& name, size_t size)
参数说明：
| 参数名称 | 类型 | 参数说明 |
|---|---|---|
| name | std::string | 信号量名称 |
| size | size_t | 信号量有效资源数量 |
2.4.2、~NamedSemaphore
析构函数。
~NamedSemaphore();2.4.3、Create
创建并初始化有名信号量。
bool Create();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.4、Unlink
将有名信号量文件从系统中删除。
bool Unlink();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.5、Open
打开一个已经创建的有名信号量文件。
bool Open();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.6、Close
关闭有名信号量。
bool Close();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.7、Wait
等待/获取信号量(信号量 -1)。
bool Wait();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.8、TryWait
等待/获取信号量(信号量 -1)的接口；非阻塞版。
bool TryWait();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.9、TimedWait
等待/获取信号量(信号量 -1)；指定阻塞时间版。
bool TimedWait(const struct timespec& ts);参数说明：
| 参数名称 | 类型 | 参数说明 |
|---|---|---|
| ts | struct timespec | 绝对时间。注意：ts是utc时间，不是相对时间。 |
返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.10、Post
释放信号量(信号量 +1)。
bool Post();返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| bool | true表示成功，false表示失败 |
2.4.10、GetValue
获取信号的值。
int GetValue() const;返回值说明：
| 类型 | 返回值说明 |
|---|---|
| int | 返回当前信号量的值 |
3、程序解析
3.1、创建编译引导
在//vendor/lockzhiner/rk3568/samples/BUILD.gn文件添加一行编译引导语句。
import("//build/ohos.gni")group("samples") {deps = ["a24_utils_semaphore:utils_semaphore",]}
"a24_utils_semaphore:utils_semaphore",该行语句表示引入参与编译。
3.2、创建编译项目
创建a24_utils_semaphore目录，并添加如下文件：
a24_utils_semaphore├── utils_name_semaphore.cpp # 有名信号量案例├── utils_noname_semaphore.cpp # 无名信号量案例├── BUILD.gn # GN文件
3.3、创建BUILD.gn
编辑BUILD.gn文件。
添加2个可执行程序，分别是：
utils_noname_semaphore：无名信号量使用案例
utils_name_semaphore：有名信号量使用案例
import("//build/ohos.gni")ohos_executable("utils_noname_semaphore") {sources = [ "utils_noname_semaphore.cpp" ]include_dirs = ["//commonlibrary/c_utils/base/include","//commonlibrary/c_utils/base:utils","//third_party/googletest:gtest_main","//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 = ["//commonlibrary/c_utils/base/include","//commonlibrary/c_utils/base:utils","//third_party/googletest:gtest_main","//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键必须转化为空格，否则会报错。如果自己不知道如何规范化，可以：
# 安装gn工具sudo apt-get install ninja-buildsudo apt install generate-ninja# 规范化BUILD.gngn format BUILD.gn
3.4、无名信号量使用案例
3.4.1、添加信号量头文件
3.4.2、创建无名信号量以及公共资源变量
static int m_count = 0; // 公共资源变量static OHOS::Semaphore m_sem(1); // 无名信号量
3.4.3、创建线程池
OHOS::ThreadPool threads("noname_semaphore_threads");3.4.4、设置线程池
OHOS::ThreadPool threads("noname_semaphore_threads");3.4.5、启动线程
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、编写子线程代码
循环5次，每次循环调用信号量Wait()等待获取信号量。如果获取信号量后，将公共资源变量累加，调用信号量Post()释放信号量。
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、有名信号量使用案例
3.5.1、添加信号量头文件
3.5.2、创建有名信号量
首先定义有名信号量，然后通过Create()创建全局有名信号量。
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、创建线程池
通过OHOS::ThreadPool定义线程池，调用SetMaxTaskNum()设置线程池最大线程数，并调用Start()设置当前启动多少个线程。
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、启动子线程A、B和C
int main(int argc, char **argv){......// 启动线程Astr_name = "thread_a";auto task_a = std::bind(funcA, str_name);threads.AddTask(task_a);// 启动线程Bstr_name = "thread_b";auto task_b = std::bind(funcB, str_name);threads.AddTask(task_b);// 启动线程Astr_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、编写子线程A
首先定义有名信号量，信号量数目可以随意设置。
其次，通过Open()打开有名信号量，可以与main()的有名信号量共享同一个信号量。
最后，通过Wait()和Post()来获取释放信号量。
static void funcA(const string &name){OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1);cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n";// 打开一个已经创建的有名信号量文件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、编写子线程B
首先定义有名信号量，信号量数目可以随意设置。
其次，通过Open()打开有名信号量，可以与main()的有名信号量共享同一个信号量。
最后，通过TryWait()和Post()来获取释放信号量。
static void funcB(const string &name){OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1);cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n";// 打开一个已经创建的有名信号量文件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、编写子线程C
首先定义有名信号量，信号量数目可以随意设置。
其次，通过Open()打开有名信号量，可以与main()的有名信号量共享同一个信号量。
最后，通过TimedWait()和Post()来获取释放信号量。
static void funcC(const string &name){OHOS::NamedSemaphore sem(STRING_NAME_SEMAPHORE, 1);struct timespec ts;cout << get_curtime() << ", " << name << ": start\n";// 打开一个已经创建的有名信号量文件if (!sem.Open()) {cout << get_curtime() << ", " << name << ": sema open failed" << endl;return;}for (int i = 0; i < 5; i++) {clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);// 超时等待时间，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、编译步骤
进入OpenHarmony编译环境，运行如下命令：
hb build -f
将镜像烧录到开发板中。
5、运行结果
5.1、无名信号量
运行结果如下：
# 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、有名信号量
运行结果如下：
# utils_name_semaphore2017-8-5 19:43:24, 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#