进程间通信
进程间通信的方式主要包括管道、系统IPC(包括消息队列,信号量、信号、共享内存等)、以及套接字socket。
1.管道:
管道主要包括无名管道和命名管道:无名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有具有的功能外,还允许无亲缘关系进程间的通信。
1.1无名管道PIPE
1)它是半双工的(数据只能在一个方向上流动),具有固定的读端和写端
2)还能用于具有亲缘关系的进程间的通信(父子进程或兄弟进程)
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,但它并不是普通的文件,并不属于其他文件系统,并且只存在于内存中。
1.2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,它以一种特殊设备形式存在于文件系统中
2.系统IPC:
2.1消息队列
消息队列,是消息的链接表,存放在内存中。一个消息队列由一个标记符(即队列ID)来标记。(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特点)具有写权限的进程可以按照一定规则向消息队列中添加新消息,对消息队列有读权限的进程可以从消息队列中读取信息。
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,消息不一定要以现进先出的次序读取,可以按消息的类型读取。
2.2信号量semaphore:
信号量是一个技术器,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,而不是用于进程对共享资源的访问。
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源自操作
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
2.3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
2.4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的更新。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
3.套接字SOCKET:
socket用于不同主机间的进程通信。
线程间通信
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
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,所以可以公共资源不会被多个线程同时访问
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。
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