一、邮箱

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RT-Thread 操作系统的邮箱用于线程间通信，特点是开销比较低，效率较高。邮箱中的每一封邮件只能容纳固定的 4 字节内容（针对 32 位处理系统，指针的大小即为 4 个字节，所以一封邮件恰好能够容纳一个指针）。典型的邮箱也称作交换消息，如下图所示，线程或中断服务例程把一封 4 字节长度的邮件发送到邮箱中，而一个或多个线程可以从邮箱中接收这些邮件并进行处理。

1、邮箱的使用场合

邮箱是一种简单的线程间消息传递方式，特点是开销比较低，效率较高。在 RT-Thread 操作系统的实现中能够一次传递一个 4 字节大小的邮件，并且邮箱具备一定的存储功能，能够缓存一定数量的邮件数 (邮件数由创建、初始化邮箱时指定的容量决定)。邮箱中一封邮件的最大长度是 4 字节，所以邮箱能够用于不超过 4 字节的消息传递。由于在 32 系统上 4 字节的内容恰好可以放置一个指针，因此当需要在线程间传递比较大的消息时，可以把指向一个缓冲区的指针作为邮件发送到邮箱中，即邮箱也可以传递指针，例如：

struct msg
{rt_uint8_t *data_ptr;rt_uint32_t data_size;
};

对于这样一个消息结构体，其中包含了指向数据的指针 data_ptr 和数据块长度的变量 data_size。当一个线程需要把这个消息发送给另外一个线程时，可以采用如下的操作：

struct msg* msg_ptr;msg_ptr = (struct msg*)rt_malloc(sizeof(struct msg));
msg_ptr->data_ptr = ...; /* 指向相应的数据块地址 */
msg_ptr->data_size = len; /* 数据块的长度 */
/* 发送这个消息指针给 mb 邮箱 */
rt_mb_send(mb, (rt_uint32_t)msg_ptr);

而在接收线程中，因为收取过来的是指针，而 msg_ptr 是一个新分配出来的内存块，所以在接收线程处理完毕后，需要释放相应的内存块：

struct msg* msg_ptr;
if (rt_mb_recv(mb, (rt_uint32_t*)&msg_ptr) == RT_EOK)
{/* 在接收线程处理完毕后，需要释放相应的内存块 */rt_free(msg_ptr);
}

二、消息队列

1、消息队列的使用场合

消息队列可以应用于发送不定长消息的场合，包括线程与线程间的消息交换，以及中断服务例程中给线程发送消息（中断服务例程不能接收消息）。下面分发送消息和同步消息两部分来介绍消息队列的使用。

（1）发送消息

消息队列和邮箱的明显不同是消息的长度并不限定在 4 个字节以内；另外，消息队列也包括了一个发送紧急消息的函数接口。但是当创建的是一个所有消息的最大长度是 4 字节的消息队列时，消息队列对象将蜕化成邮箱。这个不限定长度的消息，也及时的反应到了代码编写的场合上，同样是类似邮箱的代码：

struct msg
{rt_uint8_t *data_ptr;    /* 数据块首地址 */rt_uint32_t data_size;   /* 数据块大小   */
};

和邮箱例子相同的消息结构定义，假设依然需要发送这样一个消息给接收线程。在邮箱例子中，这个结构只能够发送指向这个结构的指针（在函数指针被发送过去后，接收线程能够正确的访问指向这个地址的内容，通常这块数据需要留给接收线程来释放）。而使用消息队列的方式则大不相同：

void send_op(void *data, rt_size_t length)
{struct msg msg_ptr;msg_ptr.data_ptr = data;  /* 指向相应的数据块地址 */msg_ptr.data_size = length; /* 数据块的长度 *//* 发送这个消息指针给 mq 消息队列 */rt_mq_send(mq, (void*)&msg_ptr, sizeof(struct msg));
}

注意，上面的代码中，是把一个局部变量的数据内容发送到了消息队列中。在接收线程中，同样也采用局部变量进行消息接收的结构体：

void message_handler()
{struct msg msg_ptr; /* 用于放置消息的局部变量 *//* 从消息队列中接收消息到 msg_ptr 中 */if (rt_mq_recv(mq, (void*)&msg_ptr, sizeof(struct msg)) == RT_EOK){/* 成功接收到消息，进行相应的数据处理 */}
}

因为消息队列是直接的数据内容复制，所以在上面的例子中，都采用了局部变量的方式保存消息结构体，这样也就免去动态内存分配的烦恼了（也就不用担心，接收线程在接收到消息时，消息内存空间已经被释放）。

（二）同步消息

在一般的系统设计中会经常遇到要发送同步消息的问题，这个时候就可以根据当时状态的不同选择相应的实现：两个线程间可以采用[消息队列 + 信号量或邮箱]的形式实现。发送线程通过消息发送的形式发送相应的消息给消息队列，发送完毕后希望获得接收线程的收到确认，工作示意图如下图所示：

根据消息确认的不同，可以把消息结构体定义成：

struct msg
{/* 消息结构其他成员 */struct rt_mailbox ack;
};
/* 或者 */
struct msg
{/* 消息结构其他成员 */struct rt_semaphore ack;
};

第一种类型的消息使用了邮箱来作为确认标志，而第二种类型的消息采用了信号量来作为确认标志。邮箱作为确认标志，代表着接收线程能够通知一些状态值给发送线程；而信号量作为确认标志只能够单一的通知发送线程，消息已经确认接收。

三、信号

信号（又称为软中断信号），在软件层次上是对中断机制的一种模拟，在原理上，一个线程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是类似的。
收到信号的线程对各种信号有不同的处理方法，处理方法可以分为三类：

第一种是类似中断的处理程序，对于需要处理的信号，线程可以指定处理函数，由该函数来处理。

第二种方法是，忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就像未发生过一样。

第三种方法是，对该信号的处理保留系统的默认值。

这是一个信号的应用例程，如下代码所示。此例程创建了 1 个线程，在安装信号时，信号处理方式设为自定义处理，定义的信号的处理函数为 thread1_signal_handler()。待此线程运行起来安装好信号之后，给此线程发送信号。此线程将接收到信号，并打印信息。

#include <rtthread.h>#define THREAD_PRIORITY         25
#define THREAD_STACK_SIZE       512
#define THREAD_TIMESLICE        5static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;/* 线程 1 的信号处理函数 */
void thread1_signal_handler(int sig)
{rt_kprintf("thread1 received signal %d\n", sig);
}/* 线程 1 的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{int cnt = 0;/* 安装信号 */rt_signal_install(SIGUSR1, thread1_signal_handler);rt_signal_unmask(SIGUSR1);/* 运行 10 次 */while (cnt < 10){/* 线程 1 采用低优先级运行，一直打印计数值 */rt_kprintf("thread1 count : %d\n", cnt);cnt++;rt_thread_mdelay(100);}
}/* 信号示例的初始化 */
int signal_sample(void)
{/* 创建线程 1 */tid1 = rt_thread_create("thread1",thread1_entry, RT_NULL,THREAD_STACK_SIZE,THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);if (tid1 != RT_NULL)rt_thread_startup(tid1);rt_thread_mdelay(300);/* 发送信号 SIGUSR1 给线程 1 */rt_thread_kill(tid1, SIGUSR1);return 0;
}/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(signal_sample, signal sample);

例程中，首先线程安装信号并解除阻塞，然后发送信号给线程。线程接收到信号并打印出了接收到的信号：SIGUSR1（10）。