鴻蒙內核源碼分析(雙向鏈表篇) | 誰是內核最重要結構體 ?
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誰是鴻蒙內核最重要的結構體?
答案一定是: LOS_DL_LIST(雙向鏈表),它長這樣.
typedef struct LOS_DL_LIST {//雙向鏈表，內核最重要結構體 struct LOS_DL_LIST *pstPrev; /**< Current node's pointer to the previous node *///前驅節點(左手) struct LOS_DL_LIST *pstNext; /**< Current node's pointer to the next node *///後繼節點(右手) } LOS_DL_LIST;
結構體夠簡單了吧,只有前後兩個指向自己的指針,但恰恰是因為太簡單,所以才太不簡單. 就像氫原子一樣,宇宙中無處不在,佔比最高,原因是因為它最簡單,最穩定!
內核的各自模組都能看到雙向鏈表的身影,下圖是各處初始化雙向鏈表的操作,因為太多了,只截取了部分:
很多人問圖怎麼來的, source insight 4.0 是閱讀大型C/C++工程的必備工具,要用4.0否則中文有亂碼.
可以豪不誇張的說理解LOS_DL_LIST及相關函數是讀懂鴻蒙內核的關鍵。前後指針(注者後續將比喻成一對左右觸手)靈活的指揮著系統精準的運行，越是深入分析內核源碼，越能感受到內核開發者對LOS_DL_LIST非凡的駕馭能力，筆者彷彿看到了無數雙手前後相連，拉起了一個個雙向循環鏈表，把指針的高效能運用到了極致，這也許就是編程的藝術吧！這麼重要的結構體還是需詳細講解一下.
基本概念
雙向鏈表是指含有往前和往後兩個方向的鏈表，即每個結點中除存放下一個節點指針外，還增加一個指向其前一個節點的指針。其頭指針head是唯一確定的。從雙向鏈表中的任意一個結點開始，都可以很方便地訪問它的前驅結點和後繼結點，這種數據結構形式使得雙向鏈表在查找時更加方便，特別是大量數據的遍歷。由於雙向鏈表具有對稱性，能方便地完成各種插入、刪除等操作，但需要注意前後方向的操作。
功能介面
鴻蒙系統中的雙向鏈表模組為用戶提供下面幾個介面。
請結合下面的程式碼和圖去理解雙向鏈表,不管花多少時間,一定要理解它的插入/刪除動作, 否則後續內容將無從談起.
//將指定節點初始化為雙向鏈表節點 LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListInit(LOS_DL_LIST *list) { list->pstNext = list; list->pstPrev = list; } //將指定節點掛到雙向鏈表頭部 LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListAdd(LOS_DL_LIST *list, LOS_DL_LIST *node) { node->pstNext = list->pstNext; node->pstPrev = list; list->pstNext->pstPrev = node; list->pstNext = node; } //將指定節點從鏈表中刪除,自己把自己摘掉 LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListDelete(LOS_DL_LIST *node) { node->pstNext->pstPrev = node->pstPrev; node->pstPrev->pstNext = node->pstNext; node->pstNext = NULL; node->pstPrev = NULL; }
具體用法
舉例 ProcessCB(進程式控制制塊)是描述一個進程的所有資訊,其中用到了 8個雙向鏈表,這簡直比章魚還牛逼,章魚也才四雙觸手,但進程有8雙(16隻)觸手.
typedef struct ProcessCB { LOS_DL_LIST pendList; /**< Block list to which the process belongs */ //進程所屬的阻塞列表,如果因拿鎖失敗,就由此節點掛到等鎖鏈表上 LOS_DL_LIST childrenList; /**< my children process list */ //孩子進程都掛到這裡,形成雙循環鏈表 LOS_DL_LIST exitChildList; /**< my exit children process list */ //那些要退出孩子進程掛到這裡，白髮人送黑髮人。 LOS_DL_LIST siblingList; /**< linkage in my parent's children list */ //兄弟進程鏈表, 56個民族是一家,來自同一個父進程. ProcessGroup *group; /**< Process group to which a process belongs */ //所屬進程組 LOS_DL_LIST subordinateGroupList; /**< linkage in my group list */ //進程是組長時,有哪些組員進程 UINT32 threadGroupID; /**< Which thread group , is the main thread ID of the process */ //哪個執行緒組是進程的主執行緒ID UINT32 threadScheduleMap; /**< The scheduling bitmap table for the thread group of the process */ //進程的各執行緒調度點陣圖 LOS_DL_LIST threadSiblingList; /**< List of threads under this process *///進程的執行緒(任務)列表 LOS_DL_LIST threadPriQueueList[OS_PRIORITY_QUEUE_NUM]; /**< The process's thread group schedules the priority hash table */ //進程的執行緒組調度優先順序哈希表 volatile UINT32 threadNumber; /**< Number of threads alive under this process */ //此進程下的活動執行緒數 UINT32 threadCount; /**< Total number of threads created under this process */ //在此進程下創建的執行緒總數 LOS_DL_LIST waitList; /**< The process holds the waitLits to support wait/waitpid *///進程持有等待鏈表以支援wait/waitpid } LosProcessCB;
看個簡單點的 pendList表示這個進程中所有被阻塞的任務(task)都會掛到這個鏈表上管理. 任務阻塞的原因很多,可能是申請互斥鎖失敗,可能等待事件讀消息隊列,還可能開了一個定時任務等等.
再來看一個複雜點的 threadPriQueueList,這又是幹嘛的?從名字可以看出來是執行緒的隊列鏈表,在鴻蒙內核執行緒就是任務(task),任務分等了32個優先順序,同級的任務放在同一個雙向鏈表中, 32級就是32個雙向鏈表,所以是個鏈表數組,每條鏈表中存放的是已就緒等待被調度的任務.
雙向鏈表是內核最重要的結構體,精讀內核的路上它會反覆的映入你的眼帘,理解它是理解記憶體運作的關鍵所在!
作者:weharmony
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