鸿蒙Hi3861学习十-Huawei LiteOS-M（消息队列）
一、简介
消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构，实现了接收来自任务或中断的不固定长度的消息，并根据不同的接口选择传递消息是否存放在自己空间。任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息是空时，挂起读取任务；当队列中有新消息时，挂起的读取任务被唤醒并处理新消息。
用户在处理业务时，消息队列提供了异步处理机制，允许将一个消息放在队列，但并不立即处理，同时队列还能起到缓冲消息的作用。
LiteOS中使用队列数据结构实现任务异步通信工作，具有如下特性：
- 消息以先进先出方式排队，支持异步读写工作方式
- 读队列和写队列都支持超时机制
- 发送消息类型由通信双方约定，可以允许不同长度（不超过队列节点最大值）的消息。
- 一个任务能够从任意一个消息队列接收和发送消息
- 单个任务能够从同一个消息队列接收和发送消息
- 当队列使用结束后，如果是动态申请的内存，需要通过释放内存函数进行内存回收。
更多队列概念，请参考如下链接：FreeRTOS学习四（队列）_xqueuesendtobackfromisr_t_guest的博客-CSDN博客
Message Queue
二、 运作机制
创建队列时，根据用户传入队列长度和消息节点大小来开辟相应的内存空间，以供该队列使用，返回队列ID。
在队列控制块中维护一个消息头字节位置Head和一个消息尾节点位置Tail来表示当前队列中消息存储情况。Head表示队列中被占用消息的起始位置。Tail表示队列中空闲消息的起始位置。队列刚创建时，Head和Tail均指向队列起始位置。
写队列时，根据Tail找到被占用消息节点末尾的空闲节点，作为数据写入对象。
读队列时，根据Head找到最先写入队列中的消息节点进行读取。
删除队列时，根据传入的队列ID寻找到对应的队列，把队列状态置为未使用，释放原队列所占用的空间。对应的队列控制头置为初始状态。
三、API介绍
osMessageQueueNew
函数功能：
创建队列。不能在中断中使用。
函数原型：
osMessageQueueId_t osMessageQueueNew(uint32_t msg_count, uint32_t msg_size, const osMessageQueueAttr_t *attr)参数：
msg_count：队列元素总个数
msg_size：队列单个元素大小
attr：属性，自定义地址时使用。默认为NULL
返回值：
NULL：失败
其他：队列标识符
实例：
typedef struct{ char *Buf; uint32_t len; uint32_t Idx;} MSGQUEUE_OBJ_t;osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; mid_MsgQueue = osMessageQueueNew(MSGQUEUE_OBJECTS, sizeof(MSGQUEUE_OBJ_t), NULL);osMessageQueuePut
函数功能：
数据入队。如果队列满，则挂起，直到队列空余或超时。如果超时时间为0，可以在中断中使用。
函数原型：
osStatus_t osMessageQueuePut(osMessageQueueId_t mq_id, const void *msg_ptr, uint8_t msg_prio, uint32_t timeout)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
msg_ptr：入队的数据地址
msg_prio：入队数据的优先级，优先级高，可有限被读出。
timeout：入队超时等待时间。osWaitForever死等
返回值：
osOK：成功
其他值：失败
实例：
osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; typedef struct{ char *Buf; uint32_t len; uint32_t Idx;} MSGQUEUE_OBJ_t;MSGQUEUE_OBJ_t msg;msg.Buf = "this is a queue test";msg.Idx = 0U;msg.len = strlen(msg.Buf);osMessageQueuePut(mid_MsgQueue, &msg, 0U, 0U);osMessageQueueGet
函数功能：
数据出队，如果队列空，则挂起，直到队列非空或超时。如果超时为0，可以在中断中调用。
函数原型：
osStatus_t osMessageQueueGet(osMessageQueueId_t mq_id, void *msg_ptr, uint8_t *msg_prio, uint32_t timeout)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
msg_ptr：入队的数据地址
msg_prio：入队数据的优先级，优先级高，可有限被读出。
timeout：入队超时等待时间。osWaitForever死等
返回值：
osOK：成功
其他值：失败
实例：
typedef struct{ char *Buf; uint32_t len; uint32_t Idx;} MSGQUEUE_OBJ_t;osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; osStatus_t status;MSGQUEUE_OBJ_t msg;status = osMessageQueueGet(mid_MsgQueue, &msg, NULL, osWaitForever);osMessageQueueGetMsgSize
函数功能：
获取每个队列元素的大小。可以在中断中使用。
函数原型：
uint32_t osMessageQueueGetMsgSize(osMessageQueueId_t mq_id)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
返回值：
每个队列元素的大小
实例：
osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; osMessageQueueGetMsgSize(mid_MsgQueue);osMessageQueueGetCount
函数功能：
获取已经入队元素的个数。可以在中断中调用。
函数原型：
uint32_t osMessageQueueGetCount(osMessageQueueId_t mq_id)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
返回值：
已经入队元素的个数
实例：
osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; osMessageQueueGetCount(mid_MsgQueue);osMessageQueueGetSpace
函数功能：
获取队列中空闲元素个数。可以在中断中调用。
函数原型：
uint32_t osMessageQueueGetSpace(osMessageQueueId_t mq_id)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
返回值：
队列中空闲元素的个数
实例：
osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; osMessageQueueGetSpace(mid_MsgQueue);osMessageQueueGetCapacity
函数功能：
获取队列中元素总个数。可以在中断中调用。
函数原型：
uint32_t osMessageQueueGetCapacity(osMessageQueueId_t mq_id)参数：
mq_id：队列标识符。队列创建osMessageQueueNew时获得。
返回值：
队列中元素总个数
实例：
osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; osMessageQueueGetCapacity(mid_MsgQueue);四、实例
这里创建两个任务，一个任务操作数据入队，一个任务操作数据出队。并实时监控队列状态。其中，出队的任务操作比入队慢，所以一定会队列满。
#define LOG_I(fmt, args...) printf(" - [QUEUE]:"fmt"\r\n",osKernelGetTickCount(),##args);#define LOG_E(fmt, args...) printf("-[QUEUE_ERR]>>>>>>>>>>>>:"fmt"\r\n",osKernelGetTickCount(), ##args);#define MSGQUEUE_OBJECTS 16typedef struct{ char *Buf; uint32_t len; uint32_t Idx;} MSGQUEUE_OBJ_t;osMessageQueueId_t mid_MsgQueue; void Thread_MsgQueue1(void *argument){ (void)argument; MSGQUEUE_OBJ_t msg; static char temp_data[] = "this is a queue test"; msg.Buf = NULL; msg.Idx = 0U; LOG_I("each element %d Byte",osMessageQueueGetMsgSize(mid_MsgQueue)); while (1) { msg.Buf = temp_data; msg.len = sizeof(temp_data); msg.Idx++; LOG_I("[enqueue]-111queued:%ld elements,left:%ld elements,total:%ld",osMessageQueueGetCount(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetSpace(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetCapacity(mid_MsgQueue)); osMessageQueuePut(mid_MsgQueue, &msg, 0U, 0U); LOG_I("[enqueue]-222queued:%ld elements,left:%ld elements,total:%ld",osMessageQueueGetCount(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetSpace(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetCapacity(mid_MsgQueue)); osThreadYield(); osDelay(50); }}void Thread_MsgQueue2(void *argument){ (void)argument; osStatus_t status; MSGQUEUE_OBJ_t msg; while (1) { LOG_I("[dequeue]-111queued:%ld elements,left:%ld elements,total:%ld",osMessageQueueGetCount(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetSpace(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetCapacity(mid_MsgQueue)); status = osMessageQueueGet(mid_MsgQueue, &msg, NULL, osWaitForever); LOG_I("[dequeue]-222queued:%ld elements,left:%ld elements,total:%ld",osMessageQueueGetCount(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetSpace(mid_MsgQueue),osMessageQueueGetCapacity(mid_MsgQueue)); if (status == osOK) {LOG_I("Message Queue Get msg:%d,len:%d-%s\n", msg.Idx,msg.len,msg.Buf); } osDelay(100); }}void app_queue_init(void){ mid_MsgQueue = osMessageQueueNew(MSGQUEUE_OBJECTS, sizeof(MSGQUEUE_OBJ_t), NULL); if (mid_MsgQueue == NULL) { LOG_E("Falied to create Message Queue!\n"); } osThreadAttr_t attr; attr.attr_bits = 0U; attr.cb_mem = NULL; attr.cb_size = 0U; attr.stack_mem = NULL; attr.stack_size = 1024 * 10; attr.priority = 25; attr.name = "Thread_MsgQueue1"; if (osThreadNew(Thread_MsgQueue1, NULL, &attr) == NULL) { LOG_E("Falied to create Thread_MsgQueue1!\n"); } attr.name = "Thread_MsgQueue2"; if (osThreadNew(Thread_MsgQueue2, NULL, &attr) == NULL) { LOG_E("Falied to create Thread_MsgQueue2!\n"); }}看结果：
可以看到，队列入队和出队正常运行，且因为入队比出队快，所以队列中空闲元素越来越少。