概述

基本概念

队列又称消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构。队列接收来自任务或中断的不固定长度消息，并根据不同的接口确定传递的消息是否存放在队列空间中。

任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息为空时，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。任务也能够往队列里写入消息，当队列已经写满消息时，挂起写入任务；当队列中有空闲消息节点时，挂起的写入任务被唤醒并写入消息。如果将读队列和写队列的超时时间设置为0，则不会挂起任务，接口会直接返回，这就是非阻塞模式。

运作机制

队列控制块

typedef enum {
    OS_QUEUE_READ =0,
    OS_QUEUE_WRITE =1,
    OS_QUEUE_N_RW =2
} QueueReadWrite;

/**
  * Queue information block structure
  */
typedef struct 
{
    UINT8       *queueHandle;                    /* 队列指针 */
    UINT8       queueState;                      /* 队列状态 */
    UINT8       queueMemType;                    /* 创建队列时内存分配的方式 */
    UINT16      queueLen;                        /* 队列中消息节点个数，即队列长度 */
    UINT16      queueSize;                       /* 消息节点大小 */
    UINT32      queueID;                         /* 队列ID */
    UINT16      queueHead;                       /* 消息头节点位置（数组下标）*/
    UINT16      queueTail;                       /* 消息尾节点位置（数组下标）*/
    UINT16      readWriteableCnt[OS_QUEUE_N_RW]; /* 数组下标0的元素表示队列中可读消息数，                              
                                                    数组下标1的元素表示队列中可写消息数 */
    LOS_DL_LIST readWriteList[OS_QUEUE_N_RW];    /* 读取或写入消息的任务等待链表， 
                                                    下标0：读取链表，下标1：写入链表 */
    LOS_DL_LIST memList;                         /* CMSIS-RTOS中的MailBox模块使用的内存块链表 */
} LosQueueCB;

每个队列控制块中都含有队列状态，表示该队列的使用情况：

• OS_QUEUE_UNUSED：队列没有被使用。
• OS_QUEUE_INUSED：队列被使用中。

每个队列控制块中都含有创建队列时的内存分配方式：

• OS_QUEUE_ALLOC_DYNAMIC：创建队列时所需的队列空间，由系统自行动态申请内存获取。
• OS_QUEUE_ALLOC_STATIC：创建队列时所需的队列空间，由接口调用者自行申请后传入接口。

队列运作原理

创建队列时，创建队列成功会返回队列ID。

在队列控制块中维护着一个消息头节点位置Head和一个消息尾节点位置Tail来，用于表示当前队列中消息的存储情况。Head表示队列中被占用的消息节点的起始位置。Tail表示被占用的消息节点的结束位置，也是空闲消息节点的起始位置。队列刚创建时，Head和Tail均指向队列起始位置。

写队列时，根据readWriteableCnt[1]判断队列是否可以写入，不能对已满（readWriteableCnt[1]为0）队列进行写操作。写队列支持两种写入方式：向队列尾节点写入，也可以向队列头节点写入。尾节点写入时，根据Tail找到起始空闲消息节点作为数据写入对象，如果Tail已经指向队列尾部则采用回卷方式。头节点写入时，将Head的前一个节点作为数据写入对象，如果Head指向队列起始位置则采用回卷方式。

读队列时，根据readWriteableCnt[0]判断队列是否有消息需要读取，对全部空闲（readWriteableCnt[0]为0）队列进行读操作会引起任务挂起。如果队列可以读取消息，则根据Head找到最先写入队列的消息节点进行读取。如果Head已经指向队列尾部则采用回卷方式。

删除队列时，根据队列ID找到对应队列，把队列状态置为未使用，把队列控制块置为初始状态。如果是通过系统动态申请内存方式创建的队列，还会释放队列所占内存。

图1 队列读写数据操作示意图

上图对读写队列做了示意，图中只画了尾节点写入方式，没有画头节点写入，但是两者是类似的。