淺談進程之間的通信方式

有一次面試的時候，被問到進程之間有哪些通信方式，不過由于之前沒深入思考且整理過，說的并不好。想必大家也都知道進程有哪些通信方式，可是我猜很多人都是靠著”背“來記憶的，所以今天的這篇文章，講給大家詳細著講解他們是如何通信的，讓大家盡量能夠理解他們之間的區(qū)別、優(yōu)缺點等，這樣的話，以后面試官讓你舉例子，你也能夠順手拈來。

1、管道

我們來看一條 Linux 的語句

netstat -tulnp | grep 8080

學過 Linux 命名的估計都懂這條語句的含義，其中”|“是管道的意思，它的作用就是把前一條命令的輸出作為后一條命令的輸入。在這里就是把 netstat -tulnp 的輸出結(jié)果作為 grep 8080 這條命令的輸入。如果兩個進程要進行通信的話，就可以用這種管道來進行通信了，并且我們可以知道這條豎線是沒有名字的，所以我們把這種通信方式稱之為匿名管道。

并且這種通信方式是單向的，只能把第一個命令的輸出作為第二個命令的輸入，如果進程之間想要互相通信的話，那么需要創(chuàng)建兩個管道。

居然有匿名管道，那也意味著有命名管道，下面我們來創(chuàng)建一個命名管道。

mkfifo test

這條命令創(chuàng)建了一個名字為 test 的命名管道。

接下來我們用一個進程向這個管道里面寫數(shù)據(jù)，然后有另外一個進程把里面的數(shù)據(jù)讀出來。

echo “this is a pipe” 》 test // 寫數(shù)據(jù)

這個時候管道的內(nèi)容沒有被讀出的話，那么這個命令就會一直停在這里，只有當另外一個進程把 test 里面的內(nèi)容讀出來的時候這條命令才會結(jié)束。接下來我們用另外一個進程來讀取

cat 《 test // 讀數(shù)據(jù)

我們可以看到，test 里面的數(shù)據(jù)被讀取出來了。上一條命令也執(zhí)行結(jié)束了。

從上面的例子可以看出，管道的通知機制類似于緩存，就像一個進程把數(shù)據(jù)放在某個緩存區(qū)域，然后等著另外一個進程去拿，并且是管道是單向傳輸?shù)摹?/p>

這種通信方式有什么缺點呢？顯然，這種通信方式效率低下，你看，a 進程給 b 進程傳輸數(shù)據(jù)，只能等待 b 進程取了數(shù)據(jù)之后 a 進程才能返回。

所以管道不適合頻繁通信的進程。當然，他也有它的優(yōu)點，例如比較簡單，能夠保證我們的數(shù)據(jù)已經(jīng)真的被其他進程拿走了。我們平時用 Linux 的時候，也算是經(jīng)常用。

2、消息隊列

那我們能不能把進程的數(shù)據(jù)放在某個內(nèi)存之后就馬上讓進程返回呢？無需等待其他進程來取就返回呢？

答是可以的，我們可以用消息隊列的通信模式來解決這個問題，例如 a 進程要給 b 進程發(fā)送消息，只需要把消息放在對應(yīng)的消息隊列里就行了，b 進程需要的時候再去對應(yīng)的

消息隊列里取出來。同理，b 進程要個 a 進程發(fā)送消息也是一樣。這種通信方式也類似于緩存吧。

這種通信方式有缺點嗎？答是有的，如果 a 進程發(fā)送的數(shù)據(jù)占的內(nèi)存比較大，并且兩個進程之間的通信特別頻繁的話，消息隊列模型就不大適合了。因為 a 發(fā)送的數(shù)據(jù)很大的話，意味發(fā)送消息（拷貝）這個過程需要花很多時間來讀內(nèi)存。

哪有沒有什么解決方案呢？答是有的，請繼續(xù)往下看。

3、共享內(nèi)存

共享內(nèi)存這個通信方式就可以很好著解決拷貝所消耗的時間了。

這個可能有人會問了，每個進程不是有自己的獨立內(nèi)存嗎？兩個進程怎么就可以共享一塊內(nèi)存了？

我們都知道，系統(tǒng)加載一個進程的時候，分配給進程的內(nèi)存并不是實際物理內(nèi)存，而是虛擬內(nèi)存空間。那么我們可以讓兩個進程各自拿出一塊虛擬地址空間來，然后映射到相同的物理內(nèi)存中，這樣，兩個進程雖然有著獨立的虛擬內(nèi)存空間，但有一部分卻是映射到相同的物理內(nèi)存，這就完成了內(nèi)存共享機制了。

4、信號量

共享內(nèi)存最大的問題是什么？沒錯，就是多進程競爭內(nèi)存的問題，就像類似于我們平時說的線程安全問題。如何解決這個問題？這個時候我們的信號量就上場了。

信號量的本質(zhì)就是一個計數(shù)器，用來實現(xiàn)進程之間的互斥與同步。例如信號量的初始值是 1，然后 a 進程來訪問內(nèi)存1的時候，我們就把信號量的值設(shè)為 0，然后進程b 也要來訪問內(nèi)存1的時候，看到信號量的值為 0 就知道已經(jīng)有進程在訪問內(nèi)存1了，這個時候進程 b 就會訪問不了內(nèi)存1。所以說，信號量也是進程之間的一種通信方式。

5、Socket

上面我們說的共享內(nèi)存、管道、信號量、消息隊列，他們都是多個進程在一臺主機之間的通信，那兩個相隔幾千里的進程能夠進行通信嗎？

答是必須的，這個時候 Socket 這家伙就派上用場了，例如我們平時通過瀏覽器發(fā)起一個 http 請求，然后服務(wù)器給你返回對應(yīng)的數(shù)據(jù)，這種就是采用 Socket 的通信方式了。

總結(jié)

所以，進程之間的通信方式有：

1、管道

2、消息隊列

3、共享內(nèi)存

4、信號量

5、Socket

講到這里也就完結(jié)了，之前我看進程之間的通信方式的時候，也算是死記硬背，并沒有去理解他們之間的關(guān)系，優(yōu)缺點，為什么會有這種通信方式。