理解几种常见的进程间通信方式

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什么是进程间通信

广义上讲，进程间通信(Inter-Process Communication, IPC)是指运行在不同进程(不论是否在同一台机器)中的若干线程间的数据交换。

从上面的定义可以得出两点：

• 参与通信的进程即可以运行在同一台机器上，也可以运行在各自的设备环境中(Remote Procedure Call Protocol, RPC)。如果进程是跨机器运行的，则通常是由网络连接在一起。
• 实现方式可以有多种多样。原则上，任何跨进程的数据交换都可以称为进程间通信。

常见的几种进程间通信方式

共享内存(Shared Memory)

共享内存是一种常见的进程间通信机制。由于两个进程可以直接访问同一块儿内存区域，减少了数据的复制操作，因而在速度上的优势比较明显。

一般情况下，实现内存共享的步骤如下：

1. 创建内存共享区

   内存共享区存在于内核中

2. 映射内存共享区

   需要将内存共享区映射到进程的空间中才可以进一步操作

3. 访问内存共享区

4. 进程间通信

   由于内存共享本身并没有提供同步机制，所遇参与通信的各个进程需要自己协商处理。

5. 撤销内存映射区

6. 删除内存共享区

管道(Pipe)

管道这个词很形象地描述了通信双方的行为：

• 分别处于管道的两方，进行数据传输通信。
• 管道是单向的，如果一个进程既要读又要写，需要建立两根管道。类似于水管的特性。
• 管道的两端分别为”读取端”(read end)和”写入端”(write end)。

管道的局限性

• 生命周期是随进程结束而完结
• 只能用于具有亲缘关系的进程通信
• 管道是匿名的，没有名字

为了克服管道上述的局限性，可以使用命名管道(Named Pipe)。它具有管道所有的功能，并且没有管道的上述局限。

套接字(Socket)

其实网络通信中所使用的API与跨进程使用的是完全一样的。

两种角色：服务器与客户端。
每种角色的大致流程如下：

服务器：

• Create socket – socket()
• Bind sockaddr – bind()
• Listen – listen()
• Wait & Accept
  
  • 一般在一个循环里边监听是否有新的连接 – accept()；然后可以读写了
  • 读 – recv()
  • 写 – send()
  • 关闭连接与客户端的连接 – close()
• 释放socket close()

客户端：

• Create socket – socket()
• Bind sockaddr – bind()
• 连接服务器 – accept()；然后可以读写了
• 读 recv()
• 写 send()
• 关闭连接 close()

注意，如果服务器与客户端在同一台主机上，则是跨进程通信。如果在不同的主机上，则变成了网络通信。

消息队列(Message Queue)

信号(Signal)

信号量(Semophore)

参考

1. Java进程通信
2. Linux进程间通信方式–本地socket
3. 进程间通信——socket