進(jìn)程間通信的方式有哪幾種？

進(jìn)程間通信就是在不同進(jìn)程之間傳播或交換信息，那么不同進(jìn)程之間存在著什么雙方都可以訪問的介質(zhì)呢?進(jìn)程的用戶空間是互相獨立的，一般而言是不能互相訪問的，唯一的例外是共享內(nèi)存區(qū)。另外，系統(tǒng)空間是“公共場所”，各進(jìn)程均可以訪問，所以內(nèi)核也可以提供這樣的條件。此外，還有雙方都可以訪問的外設(shè)。在這個意義上，兩個進(jìn)程當(dāng)然也可以通過磁盤上的普通文件交換信息，或者通過“注冊表”或其它數(shù)據(jù)庫中的某些表項和記錄交換信息。廣義上這也是進(jìn)程間通信的手段，但是一般都不把這算作“進(jìn)程間通信”。

進(jìn)程間通信(IPC，Interprocess communication)是一組編程接口，讓程序員能夠協(xié)調(diào)不同的進(jìn)程，使之能在一個操作系統(tǒng)里同時運行，并相互傳遞、交換信息。這使得一個程序能夠在同一時間里處理許多用戶的要求。因為即使只有一個用戶發(fā)出要求，也可能導(dǎo)致一個操作系統(tǒng)中多個進(jìn)程的運行，進(jìn)程之間必須互相通話。IPC接口就提供了這種可能性。每個IPC方法均有它自己的優(yōu)點和局限性，一般，對于單個程序而言使用所有的IPC方法是不常見的。IPC方法包括管道(PIPE)、消息排隊、旗語、共用內(nèi)存以及套接字(Socket)。

進(jìn)程間通信的6種方式

1、管道：

1)管道傳輸數(shù)據(jù)是單向的，如果想相互通信，需要建立兩個管道。

2)管道這種通信方式效率低， 不適合進(jìn)程間頻繁地交換數(shù)據(jù)。

3)優(yōu)點是簡單，很容易得知管道里的數(shù)據(jù)已經(jīng)被另一個進(jìn)程讀取了。

2、消息隊列：

1)消息隊列是保存在內(nèi)核中的消息鏈表，AB進(jìn)程互相發(fā)送消息，只要把數(shù)據(jù)放在消息隊列即可，之后進(jìn)程遍可以正常返回，另一個進(jìn)程會從消息隊列中讀取數(shù)據(jù)。

2)缺點：消息隊列通信過程中，存在用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)之間的數(shù)據(jù)拷貝開銷。

3、共享內(nèi)存：

1)操作系統(tǒng)對于內(nèi)存管理，采用的是虛擬內(nèi)存技術(shù)，也就是每個進(jìn)程都有自己獨立的虛擬內(nèi)存空間，不同進(jìn)程的虛擬內(nèi)存映射到不同的物理內(nèi)存中。所以，即使進(jìn)程A和 進(jìn)程B的虛擬地址是一樣的，其實訪問的是不同的物理內(nèi)存地址，對于數(shù)據(jù)的增刪查改互不影響。

2)共享內(nèi)存的機(jī)制，就是拿出一塊虛擬地址空間來，映射到相同的物理內(nèi)存中。這樣這個進(jìn)程寫入的東西，另外一個進(jìn)程馬上就能看到了，都不需要拷貝來拷貝去，傳來傳去， 大大提高了進(jìn)程間通信的速度。

3)缺點：當(dāng)多個進(jìn)程向同一個共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)時可能會產(chǎn)生覆蓋(如在工作中，當(dāng)多人同時修改一份共享文檔時別人可能會將你添加的內(nèi)容修改刪除或覆蓋)，如果只讀則沒有任何問題。

4、信號量：

1)為了防止多進(jìn)程競爭共享資源，而造成的數(shù)據(jù)錯亂，所以需要保護(hù)機(jī)制，使得共享的資源，在任意時刻只能被一個進(jìn)程訪問。正好，信號量就實現(xiàn)了這一保護(hù)機(jī)制。

2)信號量其實是一個整型的計數(shù)器，主要用于實現(xiàn)進(jìn)程間的互斥與同步。

3)信號量表示資源的數(shù)量，控制信號量的方式有兩種原子操作：

一個是P操作，這個操作會把信號量減去1，相減后如果信號量<0，則表明資源已被占用，進(jìn)程需阻塞等待;相減后如果信號量>=0，則表明還有資源可使用，進(jìn)程可正常繼續(xù)執(zhí)行。

另一個是V操作，這個操作會把信號量加上1，相加后如果信號量<=0，則表明當(dāng)前有阻塞中的進(jìn)程，于是會將該進(jìn)程喚醒運行;相加后如果信號量>0，則表明當(dāng)前沒有阻塞中的進(jìn)程。

舉例說明：

A：如果要使得兩個進(jìn)程互斥訪問共享內(nèi)存，我們可以初始化信號量為1。

具體的過程如下：

進(jìn)程A在訪問共享內(nèi)存前，先執(zhí)行了P操作，由于信號量的初始值為1，故在進(jìn)程A執(zhí)行P操作后信號量變?yōu)?，表示共享資源可用，于是進(jìn)程A就可以訪問共享內(nèi)存。

若此時，進(jìn)程B也想訪問共享內(nèi)存，執(zhí)行了P操作，結(jié)果信號量變?yōu)榱?1，這就意味著臨界資源已被占用ェ因此進(jìn)程B被阻塞。

直到進(jìn)程A訪問完共享內(nèi)存，才會執(zhí)行V操作，使得信號量恢復(fù)為0，接著就會喚醒阻塞中的進(jìn)程B，使得進(jìn)程B可以訪問共享內(nèi)存，最后完成共享內(nèi)存的訪問后，執(zhí)行 V操作，使信號量恢復(fù)到初始值1。

可以發(fā)現(xiàn)，信號初始化為1，就代表著是互斥信號量，它可以保證共享內(nèi)存在任何時刻只有一個進(jìn)程在訪問，這就很好的保護(hù)了共享內(nèi)存。

B：用信號量來實現(xiàn)多進(jìn)程同步的方式，我們可以初始化信號量為0。

具體過程如下：

如果進(jìn)程B比進(jìn)程A先執(zhí)行了，那么執(zhí)行到P操作時，由于信號量初始值為0，故信號量會變?yōu)?1，表示進(jìn)程 A 還沒生產(chǎn)數(shù)據(jù)，于是進(jìn)程B就阻塞等待。

當(dāng)進(jìn)程A生產(chǎn)完數(shù)據(jù)后，執(zhí)行了V操作，就會使得信號量變?yōu)?，于是就會喚醒阻塞在P操作的進(jìn)程B。

進(jìn)程B被喚醒后，意味著進(jìn)程A已經(jīng)生產(chǎn)了數(shù)據(jù)，于是進(jìn)程B就可以正常讀取數(shù)據(jù)了。

可以發(fā)現(xiàn)，信號初始化為0，就代表著是同步信號量，它可以保證進(jìn)程A應(yīng)在進(jìn)程B之前執(zhí)行。

5、信號：

1)信號一般用于一些異常情況下的進(jìn)程間通信，是一種異步通信，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般就是一個數(shù)字。

2)信號是進(jìn)程間通信機(jī)制中唯一的異步通信機(jī)制。

3)進(jìn)程需要為信號設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)聽處理，當(dāng)收到特定信號時，執(zhí)行相應(yīng)的操作，類似很多編程語言里的通知機(jī)制。

6、套接字：

1)前面提到的管道、消息隊列、共享內(nèi)存、信號量和信號都是在同一臺主機(jī)上進(jìn)行進(jìn)程間通信，那要想跨網(wǎng)絡(luò)與不同主機(jī)上的進(jìn)程之間通信，就需要Socket通信了。

2)Socket通信不僅可以跨網(wǎng)絡(luò)與不同主機(jī)的進(jìn)程間通信，還可以在同主機(jī)上進(jìn)程間通信。

系統(tǒng)IPC的三種方式類同,都是使用了內(nèi)核里的標(biāo)識符來識別.FAQ1: 管道與文件描述符,文件指針的關(guān)系?答: 其實管道的使用方法與文件類似,都能使用read,write,open等普通IO函數(shù). 管道描述符來類似于文件描述符. 事實上, 管道使用的描述符,文件指針和文件描述符最終都會轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)中SOCKET描述符. 都受到系統(tǒng)內(nèi)核中SOCKET描述符的限制. 本質(zhì)上LINUX內(nèi)核源碼中管道是通過空文件來實現(xiàn).FAQ2: 管道的使用方法?答: 主要有下面幾種方法: 1)pipe, 創(chuàng)建一個管道,返回2個管道描述符.通常用于父子進(jìn)程之間通訊. 2)popen, pclose: 這種方式只返回一個管道描述符,常用于通信另一方是stdin or stdout; 3)mkpipe:命名管道, 在許多進(jìn)程之間進(jìn)行交互.FAQ3: 管道與系統(tǒng)IPC之間的優(yōu)劣比較?答: 管道: 優(yōu)點是所有的UNIX實現(xiàn)都支持, 并且在最后一個訪問管道的進(jìn)程終止后,管道就被完全刪除;缺陷是管道只允許單向傳輸或者用于父子進(jìn)程之間.系統(tǒng)IPC: 優(yōu)點是功能強(qiáng)大,能在毫不相關(guān)進(jìn)程之間進(jìn)行通訊; 缺陷是關(guān)鍵字KEY_T使用了內(nèi)核標(biāo)識,占用了內(nèi)核資源,而且只能被顯式刪除,而且不能使用SOCKET的一些機(jī)制,例如select,epoll等.FAQ4: WINDOS進(jìn)程間通信與LINUX進(jìn)程間通信的關(guān)系?答: 事實上,WINDOS的進(jìn)程通信大部分移植于UNIX, WINDOS的剪貼板,文件映射等都可從UNIX進(jìn)程通信的共享存儲中找到影子.FAQ5: 進(jìn)程間通信與線程間通信之間的關(guān)系?答: 因為WINDOWS運行的實體是線程, 狹義上的進(jìn)程間通信其實是指分屬于不同進(jìn)程的線程之間的通訊.而單個進(jìn)程之間的線程同步問題可歸并為一種特殊的進(jìn)程通信.它要用到內(nèi)核支持的系統(tǒng)調(diào)用來保持線程之間同步. 通常用到的一些線程同步方法包括:Event, Mutex,信號量Semaphore,臨界區(qū)資源等.

IPC目的 播報1)數(shù)據(jù)傳輸：一個進(jìn)程需要將它的數(shù)據(jù)發(fā)送給另一個進(jìn)程，發(fā)送的數(shù)據(jù)量在一個字節(jié)到幾兆字節(jié)之間。2)共享數(shù)據(jù)：多個進(jìn)程想要操作共享數(shù)據(jù)，一個進(jìn)程對共享數(shù)據(jù)的修改，別的進(jìn)程應(yīng)該立刻看到。3)通知事件：一個進(jìn)程需要向另一個或一組進(jìn)程發(fā)送消息，通知它(它們)發(fā)生了某種事件(如進(jìn)程終止時要通知父進(jìn)程)。4)資源共享：多個進(jìn)程之間共享同樣的資源。為了做到這一點，需要內(nèi)核提供鎖和同步機(jī)制。5)進(jìn)程控制：有些進(jìn)程希望完全控制另一個進(jìn)程的執(zhí)行(如Debug進(jìn)程)，此時控制進(jìn)程希望能夠攔截另一個進(jìn)程的所有陷入和異常，并能夠及時知道它的狀態(tài)改變。進(jìn)程通過與內(nèi)核及其它進(jìn)程之間的互相通信來協(xié)調(diào)它們的行為。Linux支持多種進(jìn)程間通信(IPC)機(jī)制，信號和管道是其中的兩種。除此之外，Linux還支持System V 的IPC機(jī)制(用首次出現(xiàn)的Unix版本命名)。