鸿蒙内核源码分析(双向链表篇) | 谁是内核最重要结构体 ?

原创
01/19 14:44
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谁是鸿蒙内核最重要的结构体?
答案一定是: LOS_DL_LIST(双向链表),它长这样.

typedef struct LOS_DL_LIST {//双向链表,内核最重要结构体
    struct LOS_DL_LIST *pstPrev; /**< Current node's pointer to the previous node *///前驱节点(左手)
    struct LOS_DL_LIST *pstNext; /**< Current node's pointer to the next node *///后继节点(右手)
} LOS_DL_LIST;

  
结构体够简单了吧,只有前后两个指向自己的指针,但恰恰是因为太简单,所以才太不简单. 就像氢原子一样,宇宙中无处不在,占比最高,原因是因为它最简单,最稳定!

内核的各自模块都能看到双向链表的身影,下图是各处初始化双向链表的操作,因为太多了,只截取了部分:

鸿蒙内核源码分析(双向链表篇) | 谁是内核最重要结构体 ?

很多人问图怎么来的, source insight 4.0 是阅读大型C/C++工程的必备工具,要用4.0否则中文有乱码.

可以豪不夸张的说理解LOS_DL_LIST及相关函数是读懂鸿蒙内核的关键。前后指针(注者后续将比喻成一对左右触手)灵活的指挥着系统精准的运行,越是深入分析内核源码,越能感受到内核开发者对LOS_DL_LIST非凡的驾驭能力,笔者仿佛看到了无数双手前后相连,拉起了一个个双向循环链表,把指针的高效能运用到了极致,这也许就是编程的艺术吧!这么重要的结构体还是需详细讲解一下.

基本概念
双向链表是指含有往前和往后两个方向的链表,即每个结点中除存放下一个节点指针外,还增加一个指向其前一个节点的指针。其头指针head是唯一确定的。从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点,这种数据结构形式使得双向链表在查找时更加方便,特别是大量数据的遍历。由于双向链表具有对称性,能方便地完成各种插入、删除等操作,但需要注意前后方向的操作。

功能接口
鸿蒙系统中的双向链表模块为用户提供下面几个接口。

请结合下面的代码和图去理解双向链表,不管花多少时间,一定要理解它的插入/删除动作, 否则后续内容将无从谈起.

//将指定节点初始化为双向链表节点
LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListInit(LOS_DL_LIST *list)
{
    list->pstNext = list;
    list->pstPrev = list;
}

//将指定节点挂到双向链表头部
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;
}
//将指定节点从链表中删除,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;
}

  具体用法
举例 ProcessCB(进程控制块)是描述一个进程的所有信息,其中用到了 8个双向链表,这简直比章鱼还牛逼,章鱼也才四双触手,但进程有8双(16只)触手.

typedef struct ProcessCB {
    LOS_DL_LIST          pendList;                     /**< Block list to which the process belongs */ //进程所属的阻塞列表,如果因拿锁失败,就由此节点挂到等锁链表上
    LOS_DL_LIST          childrenList;                 /**< my children process list */ //孩子进程都挂到这里,形成双循环链表
    LOS_DL_LIST          exitChildList;                /**< my exit children process list */ //那些要退出孩子进程挂到这里,白发人送黑发人。
    LOS_DL_LIST          siblingList;                  /**< linkage in my parent's children list */ //兄弟进程链表, 56个民族是一家,来自同一个父进程.
    ProcessGroup         *group;                       /**< Process group to which a process belongs */ //所属进程组
    LOS_DL_LIST          subordinateGroupList;         /**< linkage in my group list */ //进程是组长时,有哪些组员进程
    UINT32               threadGroupID;                /**< Which thread group , is the main thread ID of the process */ //哪个线程组是进程的主线程ID
    UINT32               threadScheduleMap;            /**< The scheduling bitmap table for the thread group of the
                                                            process */ //进程的各线程调度位图
    LOS_DL_LIST          threadSiblingList;            /**< List of threads under this process *///进程的线程(任务)列表
    LOS_DL_LIST          threadPriQueueList[OS_PRIORITY_QUEUE_NUM]; /**< The process's thread group schedules the
                                                                         priority hash table */ //进程的线程组调度优先级哈希表
    volatile UINT32      threadNumber; /**< Number of threads alive under this process */ //此进程下的活动线程数
    UINT32               threadCount;  /**< Total number of threads created under this process */ //在此进程下创建的线程总数
    LOS_DL_LIST          waitList;     /**< The process holds the waitLits to support wait/waitpid *///进程持有等待链表以支持wait/waitpid
} LosProcessCB;

  
看个简单点的 pendList表示这个进程中所有被阻塞的任务(task)都会挂到这个链表上管理. 任务阻塞的原因很多,可能是申请互斥锁失败,可能等待事件读消息队列,还可能开了一个定时任务等等.

再来看一个复杂点的 threadPriQueueList,这又是干嘛的?从名字可以看出来是线程的队列链表,在鸿蒙内核线程就是任务(task),任务分等了32个优先级,同级的任务放在同一个双向链表中, 32级就是32个双向链表,所以是个链表数组,每条链表中存放的是已就绪等待被调度的任务.

双向链表是内核最重要的结构体,精读内核的路上它会反复的映入你的眼帘,理解它是理解内存运作的关键所在!

作者:weharmony

想了解更多内容,请访问: 51CTO和华为官方战略合作共建的鸿蒙技术社区https://harmonyos.51cto.com/

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