多進程和多線程之間的通信方式及通信實現步驟小結

進程間通信方式

# 管道( pipe ):管道是一種半雙工的通信方式,數據只能單向流動,而且只能在具有親緣關系的進程間使用。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。

#?有名管道?(namedpipe) : 有名管道也是半雙工的通信方式,但是它允許無親緣關系進程間的通信。

#?高級管道(popen):將另一個程序當做一個新的進程在當前程序進程中啟動,則它算是當前程序的子進程,這種方式我們成為高級管道方式。

#?信號量( semophore )?:信號量是一個計數器,可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制,防止某進程正在訪問共享資源時,其他進程也訪問該資源。因此,主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。

#?消息隊列( messagequeue ) : 消息隊列是由消息的鏈表,存放在內核中并由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點。

#?信號?( sinal ) :信號是一種比較復雜的通信方式,用于通知接收進程某個事件已經發生。

#?共享內存( sharedmemory ) :共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存,這段共享內存由一個進程創建,但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的 IPC 方式,它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制,如信號兩,配合使用,來實現進程間的同步和通信。

#?套接字( socket )?: 套解口也是一種進程間通信機制,與其他通信機制不同的是,它可用于不同及其間的進程通信。

Socket通信實現步驟:

8.1命名socket

SOCK_STREAM 式本地套接字的通信雙方均需要具有本地地址,其中服務器端的本地地址需要明確指定,指定方法是使用 struct sockaddr_un 類型的變量。

8.2 綁定

SOCK_STREAM 式本地套接字的通信雙方均需要具有本地地址,其中服務器端的本地地址需要明確指定,指定方法是使用 struct sockaddr_un 類型的變量,將相應字段賦值,再將其綁定在創建的服務器套接字上,綁定要使用 bind 系統調用,其原形如下:

intbind(intsocket, const struct sockaddr?*address, size_t address_len);

其中 socket表示服務器端的套接字描述符,address 表示需要綁定的本地地址,是一個 struct sockaddr_un 類型的變量,address_len 表示該本地地址的字節長度。

8.3 監聽

服務器端套接字創建完畢并賦予本地地址值(名稱,本例中為Server Socket)后,需要進行監聽,等待客戶端連接并處理請求,監聽使用 listen 系統調用,接受客戶端連接使用accept系統調用,它們的原形如下:

intlisten(intsocket,?int?backlog);

intaccept(intsocket, struct sockaddr?*address, size_t?*address_len);

其中 socket 表示服務器端的套接字描述符;backlog 表示排隊連接隊列的長度(若有多個客戶端同時連接,則需要進行排隊);address 表示當前連接客戶端的本地地址,該參數為輸出參數,是客戶端傳遞過來的關于自身的信息;address_len 表示當前連接客戶端本地地址的字節長度,這個參數既是輸入參數,又是輸出參數。

8.4 連接服務器

客戶端套接字創建完畢并賦予本地地址值后,需要連接到服務器端進行通信,讓服務器端為其提供處理服務。

對于SOCK_STREAM類型的流式套接字,需要客戶端與服務器之間進行連接方可使用。連接要使用 connect 系統調用,其原形為

intconnect(intsocket, const struct sockaddr?*address, size_t address_len);

其中socket為客戶端的套接字描述符,address表示當前客戶端的本地地址,是一個 struct sockaddr_un 類型的變量,address_len 表示本地地址的字節長度。實現連接的代碼如下:

connect(client_sockfd,(struct?sockaddr*)&client_address,?sizeof(client_address));

8.5 相互發送接收數據

無論客戶端還是服務器,都要和對方進行數據上的交互,這種交互也正是我們進程通信的主題。一個進程扮演客戶端的角色,另外一個進程扮演服務器的角色,兩個進程之間相互發送接收數據,這就是基于本地套接字的進程通信。發送和接收數據要使用 write 和 read 系統調用,它們的原形為:

intread(intsocket, char?*buffer, size_t len);

intwrite(intsocket, char?*buffer, size_t len);

其中 socket 為套接字描述符;len 為需要發送或需要接收的數據長度;

對于 read 系統調用,buffer 是用來存放接收數據的緩沖區,即接收來的數據存入其中,是一個輸出參數;

對于 write 系統調用,buffer 用來存放需要發送出去的數據,即 buffer 內的數據被發送出去,是一個輸入參數;返回值為已經發送或接收的數據長度。

8.6 斷開連接

交互完成后,需要將連接斷開以節省資源,使用close系統調用,其原形為:

intclose(intsocket);

線程間通信方式

# 鎖機制:包括互斥鎖、條件變量、讀寫鎖

?? *互斥鎖提供了以排他方式防止數據結構被并發修改的方法。

?? *讀寫鎖允許多個線程同時讀共享數據,而對寫操作是互斥的。

?? *條件變量可以以原子的方式阻塞進程,直到某個特定條件為真為止。對條件的測試是在互斥鎖的保護下進行的。條件變量始終與互斥鎖一起使用。

#?信號量機制(Semaphore):包括無名線程信號量和命名線程信號量

#?信號機制(Signal):類似進程間的信號處理

線程間的通信目的主要是用于線程同步,所以線程沒有像進程通信中的用于數據交換的通信機制。

多線程通信的方法主要有以下三種:

1.全局變量

進程中的線程間內存共享,這是比較常用的通信方式和交互方式。

注:定義全局變量時最好使用volatile來定義,以防編譯器對此變量進行優化。

2.Message消息機制

常用的Message通信的接口主要有兩個:PostMessage和PostThreadMessage,

PostMessage為線程向主窗口發送消息。而PostThreadMessage是任意兩個線程之間的通信接口。

2.1.PostMessage()

函數原型:

B00L PostMessage(HWND hWnd,UINT Msg,WPARAMwParam,LPARAM lParam);

參數:

hWnd:其窗口程序接收消息的窗口的句柄。可取有特定含義的兩個值:

HWND.BROADCAST:消息被寄送到系統的所有頂層窗口,包括無效或不可見的非自身擁有的窗口、被覆蓋的窗口

和彈出式窗口。消息不被寄送到子窗口。

NULL:此函數的操作和調用參數dwThread設置為當前線程的標識符PostThreadMessage函數一樣。

Msg:指定被寄送的消息。

wParam:指定附加的消息特定的信息。

IParam:指定附加的消息特定的信息。

返回值:如果函數調用成功,返回非零值:如果函數調用失敗,返回值是零。

MS還提供了SendMessage方法進行消息間通訊,SendMessage(),他和PostMessage的區別是:

SendMessage是同步的,而PostMessage是異步的。SendMessage必須等發送的消息執行之后,才返回。

2.2.PostThreadMessage(

PostThreadMessage方法可以將消息發送到指定線程。

函數原型:BOOLPostThreadMessage(DWORD idThread,UINT Msg,WPARAM wParam, LPARAM lParam);

參數除了ThreadId之外,基本和PostMessage相同。

目標線程通過GetMessage()方法來接受消息。

注:使用這個方法時,目標線程必須已經有自己的消息隊列。否則會返回ERROR_INVALID_THREAD_ID錯誤。可以用

PeekMessage()給線程創建消息隊列。

3.CEvent對象

CEvent為MFC中的一個對象,可以通過對CEvent的觸發狀態進行改變,從而實現線程間的通信和同步。

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