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(_mutex_doc)=
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:::{note}
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作者：龙进 <longjin@RinGoTek.cn>
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:::
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# mutex互斥量
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  mutex是一种轻量级的同步原语，只有被加锁、空闲两种状态。
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  当mutex被占用时，尝试对mutex进行加锁操作的进程将会被休眠，直到资源可用。
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## 1. 特性
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- 同一时间只有1个任务可以持有mutex
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- 不允许递归地加锁、解锁
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- 只允许通过mutex的api来操作mutex
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- 在硬中断、软中断中不能使用mutex
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## 2. 定义
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  mutex定义在`lib/mutex.rs`中，定义如下所示：
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```rust
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/// @brief Mutex互斥量结构体
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/// 请注意！由于Mutex属于休眠锁，因此，如果您的代码可能在中断上下文内执行，请勿采用Mutex！
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#[derive(Debug)]
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pub struct Mutex<T> {
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/// 该Mutex保护的数据
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data: UnsafeCell<T>,
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/// Mutex内部的信息
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inner: SpinLock<MutexInner>,
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}
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#[derive(Debug)]
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struct MutexInner {
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/// 当前Mutex是否已经被上锁(上锁时，为true)
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is_locked: bool,
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/// 等待获得这个锁的进程的链表
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wait_list: LinkedList<&'static mut process_control_block>,
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}
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```
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## 3. 使用
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  与SpinLock类似，Rust版本的Mutex具有一个守卫。使用的时候，需要将要被保护的数据的所有权移交Mutex。并且，守卫只能在加锁成功后产生，因此，每个时刻，每个Mutex最多存在1个守卫。
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  当需要读取、修改Mutex保护的数据时，请先使用Mutex的`lock()`方法。该方法会返回一个`MutexGuard`。您可以使用被保护的数据的成员函数来进行一些操作。或者是直接读取、写入被保护的数据。（相当于您获得了被保护的数据的可变引用）
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  完整示例如下方代码所示：
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```rust
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let x :Mutex<Vec<i32>>= Mutex::new(Vec::new());
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{
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let mut g :MutexGuard<Vec<i32>>= x.lock();
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g.push(1);
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g.push(2);
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g.push(2);
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assert!(g.as_slice() == [1, 2, 2] || g.as_slice() == [2, 2, 1]);
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// 在此处，Mutex是加锁的状态
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debug!("x={:?}", x);
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}
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// 由于上方的变量`g`，也就是Mutex守卫的生命周期结束，自动释放了Mutex。因此，在此处，Mutex是放锁的状态
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debug!("x={:?}", x);
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```
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  对于结构体内部的变量，我们可以使用Mutex进行细粒度的加锁，也就是使用Mutex包裹需要细致加锁的成员变量，比如这样：
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```rust
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pub struct a {
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pub data: Mutex<data_struct>,
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}
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```
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  当然，我们也可以对整个结构体进行加锁：
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```rust
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struct MyStruct {
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pub data: data_struct,
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}
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/// 被全局加锁的结构体
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pub struct LockedMyStruct(Mutex<MyStruct>);
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```
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## 4. API
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### 4.1. new - 初始化Mutex
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#### 原型
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```rust
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pub const fn new(value: T) -> Self
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```
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#### 说明
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  `new()`方法用于初始化一个Mutex。该方法需要一个被保护的数据作为参数。并且，该方法会返回一个Mutex。
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### 4.2. lock - 加锁
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#### 原型
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```rust
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pub fn lock(&self) -> MutexGuard<T>
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```
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#### 说明
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  对Mutex加锁，返回Mutex的守卫，您可以使用这个守卫来操作被保护的数据。
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  如果Mutex已经被加锁，那么，该方法会阻塞当前进程，直到Mutex被释放。
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### 4.3. try_lock - 尝试加锁
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#### 原型
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```rust
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pub fn try_lock(&self) -> Result<MutexGuard<T>, i32>
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```
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#### 说明
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  尝试对Mutex加锁。如果加锁失败，不会将当前进程加入等待队列。如果加锁成功，返回Mutex的守卫；如果当前Mutex已经被加锁，返回`Err(错误码)`。
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## 5. C版本的Mutex（在将来会被废弃）
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  mutex定义在`common/mutex.h`中。其数据类型如下所示：
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```c
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typedef struct
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{
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atomic_t count; // 锁计数。1->已解锁。 0->已上锁,且有可能存在等待者
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spinlock_t wait_lock; // mutex操作锁，用于对mutex的list的操作进行加锁
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struct List wait_list; // Mutex的等待队列
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} mutex_t;
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```
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### 5.1. API
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#### mutex_init
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**`void mutex_init(mutex_t *lock)`**
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  初始化一个mutex对象。
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#### mutex_lock
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**`void mutex_lock(mutex_t *lock)`**
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  对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则当前进程进入休眠状态。
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#### mutex_unlock
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**`void mutex_unlock(mutex_t *lock)`**
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  对一个mutex对象解锁。若mutex的等待队列中有其他的进程，则唤醒下一个进程。
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#### mutex_trylock
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**`void mutex_trylock(mutex_t *lock)`**
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  尝试对一个mutex对象加锁。若mutex当前被其他进程持有，则返回0.否则，加锁成功，返回1.
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#### mutex_is_locked
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**`void mutex_is_locked(mutex_t *lock)`**
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  判断mutex是否已被加锁。若给定的mutex已处于上锁状态，则返回1，否则返回0。
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