前兩篇文章總結了RT-Thread多線程以及多線程同步的學習過程，關於前兩篇學習總結，能夠查看以前的文章。html
本篇文章繼續總結關於RT-Thread多線程相關的最後一個重要知識點：線程間通訊。前面的文章屢次說起到，一個大的任務拆分爲多個小任務，這些小任務之間必然存在着各類各樣的關係，致使這些小任務的線程不能各自爲政，必需要考慮其餘任務線程的運行狀況。git
既然已經有了線程間同步，可讓多個線程之間進行相互溝通，那爲啥還須要線程間通訊呢？線程間通訊究竟是什麼東西，這種方式有什麼應用場景？github
關於多線程之間的通訊，RT-Thread官方提供了比較豐富的文檔做爲參考，具體能夠查看如下連接：https://www.rt-thread.org/doc...多線程
本文嘗試從如下幾個方面總結一下RT-Thread線程間通訊的學習過程
線程間通訊的相關概念異步
什麼是線程間通訊？通訊，顧名思義，就是雙方須要進行溝通與對話。通俗地歸納，就是A線程在工做運行期間，有某些數據或者信息，要告訴B線程，讓B線程接收到這些數據或信息後，可以繼續完成指定的任務和工做。函數
兩個線程之間爲何要進行通訊呢？仍是那句話，多個任務線程並非獨立的，它們在工做的時候是須要根據業務場景進行必定的溝通的，仍是以音樂播放器舉例，當歌詞讀取線程把歌詞從硬盤裏面讀出來了，要把這一串讀到的歌詞告訴給顯示線程，讓它把歌詞顯示出來。這個「告訴」的動做，就是經過線程間通訊來進行的。
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既然都是爲了協調線程的工做狀態，線程間同步和線程間通訊這二者有什麼區別呢？區別就是線程間同步能作的事情太有限了，線程間同步只是告訴一下對方「別跑太快，等等我嘛~」，而線程間通訊，就是有一大堆的數據和信息要告知對方，萬一A線程有不少話要跟B線程說，線程同步這種方式就不能知足要求了，因此須要線程間通訊。
線程間通訊的方式學習
針對RT-Thread實時操做系統，線程間通訊主要有三種方式：郵箱，消息隊列，信號。這三種線程間通訊機制都有各自的特色，在實際開發工做裏面，須要根據不一樣的應用場景進行區分使用。url
郵箱是線程間通訊的其中一種方式，這個郵箱的概念，跟咱們生活中使用的郵箱概念，實際上是大同小異的，在生活中，若是咱們有信件要寄，就把信件往郵筒一扔就能夠了，郵局會負責把信件送往目的地。操作系統
一樣的道理，當A線程有信件（即數據）要發送給B線程，只須要調用操做系統提供的郵箱相關接口函數，把數據發送出去，操做系統就會負責把數據轉發到目標線程，整個轉發過程是怎樣實現的，收和發的線程都不須要關心。.net
使用郵箱進行線程間通訊，特色是開銷低，效率高。這是由於，每一個郵件信息最多隻能是4個字節的內容，因此，這個郵件信息能夠是某個數據塊的指針，經過指針傳遞的方式，來傳輸更多的數據。
郵箱在使用過程當中，可能會存在郵箱空或郵箱滿的狀況，在郵箱空的狀況下，接收郵件的線程會選擇掛起等待，或者等超時時間到來。在郵箱滿的狀況下，發送郵件的線程會選擇掛起或直接返回一個郵箱滿的返回值。
系統內核提供如下郵箱相關的API函數接口，以下圖所示。
消息隊列是另一種比較經常使用的線程間通訊方式，至關於郵箱的擴展。跟郵箱不一樣的是，消息隊列是能夠接收不定長的數據的，而且把這個不定長的數據複製到自身線程的內存空間。
消息隊列其實就是一個數據存儲空間，這個存儲空間遵循先進先出的原則，也就是說，不論是什麼消息，等待消息的線程得到的是最早進入隊列的消息。
消息隊列控制塊裏面，其實有兩個鏈表，一個鏈表是用來掛接空的消息塊（也就是沒有內容的消息隊列），另外一個鏈表是用來掛接存有消息的消息塊，具體抽象以下圖所示。
當線程A要發送一個消息時，先從空閒消息塊鏈表取出一個塊空間，把消息裝進去後，把這個消息塊掛接到非空消息塊鏈表的隊尾。若是使用緊急方式發送消息，則把該消息塊掛接到非空消息鏈表的隊首。線程獲取消息的時候，老是會獲取鏈表頭的消息的。
系統內核提供如下消息隊列相關的API函數接口，以下圖所示。
信號，在軟件層次上其實至關於一種軟中斷的方式，這種中斷機制是操做系統模擬出來的，一個線程收到一個信號，跟硬件處理器收到一個硬件中斷請求，這個過程基本上是相似的。
當一個線程在正常運行期間，若是其餘線程有突發的事件或異常通知須要處理，就能夠經過信號的方式發送出去，線程在正常運行期間不須要等待信號的到來（由於不知道信號何時會到來）。
收到信號的線程，對各類信號的處理有如下三種方法：
一、相似中斷的處理程序，能夠針對須要處理的信號指定處理函數，由該函數來處理。
二、直接忽略某個信號，對該信號不作任何處理，就像未發生過同樣。
三、使用系統保留的默認值來處理該信號。
系統內核提供如下信號相關的API函數接口，以下圖所示。
多線程通訊的應用示例
多線程通訊的應用示例，主要是爲了驗證郵箱，消息隊列，信號的API接口函數，而且經過實驗現象觀察這三種線程通訊方式的運行狀況。
示例源碼下載連接：https://github.com/embediot/r...
郵箱示例主要是初始化了2個靜態線程，一個靜態的郵箱對象，線程 2 發送郵件，共發送 11 次，線程 1 接收郵件，共接收到 11 封郵件，將郵件內容打印出來，並判斷結束。
消息隊列示例主要初始化了2個靜態線程，線程 1 會從消息隊列中收取消息，線程 2 定時給消息隊列發送普通消息和緊急消息。因爲線程 2 發送消息 「I」 是緊急消息，會直接插入消息隊列的隊首，因此線程 1 在接收到消息 「B」 後，接收的是該緊急消息，以後才接收消息「C」。
信號示例主要是建立了 1 個線程，在安裝信號時，信號處理方式設爲自定義處理，定義的信號的處理函數爲 thread1_signal_handler()，待此線程運行起來安裝好信號以後，給此線程發送信號，此線程將接收到信號，並打印信息。
具體示例的實現能夠查看工程源碼，在thread_communication.h頭文件中，打開相應的宏定義開關，從新編譯工程並下載到開發板便可。
線程間通訊的注意事項
在進行多線程間通訊的時候，關於郵箱、消息隊列、信號這三種線程間通訊方式，有如下一些注意事項：
1.使用郵箱進行線程間通訊時，因爲一封郵件最多隻能是4個字節長度，所以若是要傳遞較多數據信息，可使用結構體進行信息封裝，經過指針方式進行傳遞。
2.郵件發送是非阻塞的，所以能夠應用於中斷服務程序中。但郵件接收是阻塞的，能夠設置接收超時的時間，不能在中斷服務程序裏面使用郵件接收。
3.當郵箱沒有郵件且超時時間不爲0 ，郵件的接收過程自動變爲阻塞方式。當郵箱滿了後，發送線程能夠選擇掛起等待或直接返回郵箱滿的錯誤碼。
4.消息隊列是一種異步的通訊方式，消息隊列裏面的消息老是遵循先進先出的原則。
5.能夠在線程或中斷服務程序裏面能夠給消息隊列發送消息，但不能在中斷服務程序裏面接收消息。
6.能夠往消息隊列裏面發送緊急消息，緊急消息會被放置到消息隊列的鏈表頭，會首先被等待的線程獲取。
7.信號跟信號量不一樣，不能混淆二者的概念，信號是軟件層面上的一種軟中斷方式。
8.線程不會用阻塞的方式等待信號的到來，由於線程自身也不知道這個信號（軟中斷）何時會到。
9.線程對信號的處理，能夠設置爲捕捉信號，忽略信號，使用默認方式處理信號。