进程间的通信方式及线程间的通信方式

进程间的通信方式及线程间的通信方式

0X00 进程间的通信方式

0X01 总述

每个进程都有自己的地址空间，因此从资源占用上来看，不同进程是相互独立的，也就是存在着明显边界的。因此相比于线程，通信比较困难一点。现在比较常用的方式有：管道、消息队列、信号量、信号、共享内存、套接字

0X02 管道

管道主要包括无名管道和命名管道
管道可用于具有亲缘关系的父子进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信

普通管道PIPE

1、它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端
2、它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）
3、它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

命名管道FIFO

1)FIFO可以在无关的进程之间交换数据
2)FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

0X03 消息队列

消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

特点：
1)消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
2)消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
3)消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。

0X04 信号量

信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

特点：
1)信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
2)信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
3)每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
4)支持信号量组。

0X05 信号(signal)

信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
比如，在子进程向父进程发送信号，让父进程来进行回收

0X06 共享内存(Shared Memory)

它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等

特点：
1)共享内存是最快的一种IPC，因为进程是直接对内存进行存取
2)因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步
3)信号量+共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问

0X07 套接字(SOCKET)

socket也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同主机之间的进程通信。可以通过网络进行通信。

0X10 线程间的通信方式

0X11 总述

在这里需要先声明的是，我们讨论的线程是在同一个进程下的线程，不然就回到了进程的通信上去了。
由于线程在同一地址空间下，因此出来栈空间和寄存器信息不一样，其他的资源是共享的，因此通信相对比较简单。
与其说是通信，倒不如说是解决同步问题.方法有下面几种：临界区、互斥量、信号量、事件(信号)

0X12 临界区

通过多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问；

0X13 互斥量(Synchronized/Lock)

采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问

0X14 信号量(Semphare)

为控制具有有限数量的用户资源而设计的，它允许多个线程在同一时刻去访问同一个资源，但一般需要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目。

0X15 事件(信号)(Wait/Notify)

通过通知操作的方式来保持多线程同步，还可以方便的实现多线程优先级的比较操作