外观
互斥锁和二值信号量的区别
有位同学在看完我的前面两篇文章（什么是二值信号量和什么是互斥锁）后，提出了一个很有意思的问题：
如果将二值信号量的计数看作是能否进入临界区访问，那么将二值信号量初始值设为1，任务进入临界区前获取信号量，出来后释放信号量，不也能实现互斥锁的效果吗？
表面上看，二值信号量确实能模拟互斥锁的行为。但两者在设计目的和内部实现上有着本质区别，并不能相互替代。
下面，我将从几个关键角度，深入说明这二者之间的区别。
是否拥有所有权
互斥锁和二值信号量最根本的区别，在于：互斥锁内部记录了当前是谁持有这把锁，而二值信号量内部只有一个计数器。
二值信号量内部只有一个计数器，没有持有者信息： 
而在互斥锁的内部，除了锁计数器之外，还专门有一个字段记录当前持有者是谁： 
这使得互斥锁在被获取时，RTOS会把当前任务的信息记录到锁的控制块里，标记这个任务就是持有者。
之后，只有这个持有者才能释放锁，其他任务即使调用释放操作也会失败。这就保证了"谁获取谁释放"。二值信号量没有这个机制，任何任务、甚至中断都可以调用释放操作。
是否支持递归
互斥锁因为有所有权记录，所以很多RTOS实现的互斥锁可以支持递归锁定：同一个任务多次获取同一把锁。
对于互斥锁来说，多次递归获取不会出现问题，具体原理如下图所示：当同一任务多次获取时，持有计数累加，并不会阻塞任务；之后，释放相同次数，计数归零后，锁才真正释放。 
二值信号量做不到这一点。当任务第一次获取后计数变成0，第二次获取时发现计数已经是0，任务直接阻塞，如果没有其他任务释放信号量，任务将进入死锁状态。 
互斥锁的这种支持递归特性，在某些情况下特别有用。
例如，在RT-Thread中，任务调用outer_func()函数，outer_func()内部调用了inner_func()。这两个函数恰好都有对同一互斥锁的上锁操作。由于互斥锁支持递归上锁，此时任务不会死锁，程序能正常运行。
/* 互斥锁支持递归获取：同一任务多次获取不会死锁 */
void outer_func(void)
{
rt_mutex_take(lock, RT_WAITING_FOREVER); /* 第一次获取，持有计数=1 */
inner_func(); /* 内部又获取一次 */
rt_mutex_release(lock); /* 释放一次，持有计数=1 */
}
void inner_func(void)
{
rt_mutex_take(lock, RT_WAITING_FOREVER); /* 同一任务再次获取，持有计数=2 */
/* 操作共享资源 */
rt_mutex_release(lock); /* 释放一次，持有计数=1 */
}能否解决优先级反转问题
除以上区别外，互斥锁和二值信号量之间最重要的区别是：能否解决优先级反转问题。
这里先解释一下什么是优先级反转。假设系统中有三个任务：高优先级任务H、中优先级任务M、低优先级任务L。
L先获取了信号量进入临界区，此时H就绪了，它也要获取同一个信号量，发现被L持有，只好阻塞等待。 此时，M也就绪了，因为M的优先级比L高，M抢占了L的CPU开始运行。 由于L一直得不到运行机会，也就一直没法释放信号量，H因此一直只好阻塞等待。
这样一来，原本的优先级顺序是 H > M > L，H 应该比 M 先执行。但实际情况变成了：M 在运行，H 在等待，相当于执行顺序变成了 M > H。
也就是说，高优先级的 H 反而排在了中优先级的 M 后面执行，这就是 "优先级反转"，即优先级的高低顺序被颠倒了。
对于这种问题，只有互斥锁提供了相应的解决方法，常见的方法有：优先级继承。
如果采用优先级继续，RTOS会临时把L的优先级提升到和H一样高，避免被M抢占。如此一来，可以让L尽快执行完临界区并释放锁，从而使得H尽早拿到锁继续运行。 
总结
综上所述，互斥锁和二值信号量的设计目的完全不同。
互斥锁为保护临界资源而生，有所有权、支持递归获取、支持优先级继承；而二值信号量为事件同步而生，没有所有权，任何任务和中断都能释放，。
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