22 鸿蒙LiteOS 互斥锁（Mutex）实战教程：多任务共享资源保护

鸿蒙LiteOS 互斥锁（Mutex）实战教程：多任务共享资源保护

一、前言

在鸿蒙 OpenHarmony LiteOS 多任务开发中，多个任务经常会同时访问同一个全局变量、外设、串口等共享资源 。如果不做保护，会出现数据读写混乱、逻辑异常等问题。

互斥锁（Mutex） 就是专门用来解决这个问题的：同一时间只允许一个任务持有锁，访问共享资源，保证数据安全。

本文基于官方示例源码，讲解互斥锁原理、API、代码解析、运行现象，同时对比互斥锁与信号量的核心区别，适合鸿蒙嵌入式入门学习。

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二、互斥锁核心概念

1. 什么是互斥锁

互斥锁是一种特殊的二值信号量 ，用于多任务对共享资源的独占式访问。

• 只有0 和 1 两个状态
• 一个任务获取锁后，其他任务必须等待
• 解锁后，其他任务才能获取锁继续执行

2. 互斥锁作用

• 保护共享资源（全局变量、硬件外设、文件等）
• 防止多任务同时读写导致数据错乱
• 实现任务间独占式访问

3. 核心API

函数	作用
LOS_MuxCreate	创建互斥锁
LOS_MuxPend	申请互斥锁（拿不到就阻塞等待）
LOS_MuxPost	释放互斥锁
LOS_MuxDelete	删除互斥锁

三、完整可运行源码

#include "los_task.h"
#include "ohos_init.h"

static unsigned int m_mutex_id;  // 互斥锁句柄
static unsigned int m_data = 0;  // 共享资源（全局变量）

/***************************************************************
* 函数名称: write_thread
* 说    明: 写数据线程
* 参    数: 无
* 返 回 值: 无
***************************************************************/
void write_thread()
{
    while (1)
    {
        // 申请互斥锁
        LOS_MuxPend(m_mutex_id, LOS_WAIT_FOREVER);

        m_data++;  // 修改共享资源
        printf("write_thread write data:%u\n", m_data);

        LOS_Msleep(3000);  // 模拟占用资源

        // 释放互斥锁
        LOS_MuxPost(m_mutex_id);
    }
}

/***************************************************************
* 函数名称: read_thread
* 说    明: 读数据线程
* 参    数: 无
* 返 回 值: 无
***************************************************************/
void read_thread()
{
    LOS_Msleep(1000);  // 延时1s启动

    while (1)
    {
        // 申请互斥锁
        LOS_MuxPend(m_mutex_id, LOS_WAIT_FOREVER);

        printf("read_thread read data:%u\n", m_data);  // 读取共享资源

        LOS_Msleep(1000);

        // 释放互斥锁
        LOS_MuxPost(m_mutex_id);
    }
}

/***************************************************************
* 函数名称: mutex_example
* 说    明: 互斥锁初始化入口
* 参    数: 无
* 返 回 值: 无
***************************************************************/
void mutex_example()
{
    unsigned int thread_id1;
    unsigned int thread_id2;
    TSK_INIT_PARAM_S task1 = {0};
    TSK_INIT_PARAM_S task2 = {0};
    unsigned int ret = LOS_OK;

    // 创建互斥锁
    ret = LOS_MuxCreate(&m_mutex_id);
    if (ret != LOS_OK)
    {
        printf("Falied to create Mutex\n");
    }

    // 创建写任务
    task1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)write_thread;
    task1.uwStackSize = 2048;
    task1.pcName = "write_thread";
    task1.usTaskPrio = 24;
    ret = LOS_TaskCreate(&thread_id1, &task1);
    if (ret != LOS_OK)
    {
        printf("Falied to create write_thread ret:0x%x\n", ret);
        return;
    }

    // 创建读任务
    task2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)read_thread;
    task2.uwStackSize = 2048;
    task2.pcName = "read_thread";
    task2.usTaskPrio = 25;
    ret = LOS_TaskCreate(&thread_id2, &task2);
    if (ret != LOS_OK)
    {
        printf("Falied to create read_thread ret:0x%x\n", ret);
        return;
    }
}

APP_FEATURE_INIT(mutex_example);

四、代码逻辑解析

1. 共享资源

• m_data：全局变量，被两个任务同时读写
• m_mutex_id：互斥锁，用来保护 m_data

2. 写任务流程

1. 申请锁 LOS_MuxPend
2. 修改数据 m_data++
3. 延时3秒 模拟占用资源
4. 释放锁 LOS_MuxPost

3. 读任务流程

1. 延时1秒后启动
2. 申请锁
3. 读取数据
4. 延时1秒
5. 释放锁

五、运行现象

写任务先拿到锁并占用3秒，期间读任务申请锁会阻塞等待；直到写任务释放锁后，读任务才能获取锁执行操作，全程保证同一时间只有一个任务操作共享变量 m_data。

六、互斥锁使用规则

1. 谁申请，谁释放，不能在其他任务里强行释放锁。
2. 不允许重复嵌套申请同一把互斥锁，容易造成死锁。
3. 只要是多任务共用的全局变量、外设、缓冲区，都要加锁保护。
4. 锁内业务代码尽量精简，不要长时间占用锁，避免其他任务长期阻塞。

七、互斥锁与信号量核心区别

1. 核心定位

• 互斥锁 ：侧重资源排他占用，同一时刻只能有一个任务访问临界资源。
• 信号量 ：侧重任务同步、计数限流，可设置最大计数值，允许同时放行多个任务。

2. 关键差异点

• 所有权：互斥锁必须谁加锁谁解锁；信号量任意任务都可以释放唤醒其他等待任务。
• 初始名额：互斥锁固定只有1个名额；信号量可自定义最大计数数量。
• 适用场景：互斥锁用于全局变量、串口等共享资源保护；信号量多用于线程唤醒、任务执行顺序同步、生产者消费者模型。

3. 通俗场景区分

• 多任务争抢同一个共享变量、外设，防止数据错乱 → 用互斥锁。
• 一个线程控制另一个线程唤醒、调度多个线程按顺序执行 → 用信号量。

八、总结

1. 互斥锁相当于共享资源的专属门禁，保证同一时刻仅一个任务进入临界区。
2. 使用流程固定：创建互斥锁 → 任务申请锁 → 访问共享资源 → 释放锁。
3. 互斥锁适合资源互斥保护，信号量适合任务同步，开发中根据业务场景合理选用即可。