浅谈进程之间的通信方式

有一次面试的时候，被问到进程之间有哪些通信方式，不过由于之前没深入思考且整理过，说的并不好。想必大家也都知道进程有哪些通信方式，可是我猜很多人都是靠着”背“来记忆的，所以今天的这篇文章，讲给大家详细着讲解他们是如何通信的，让大家尽量能够理解他们之间的区别、优缺点等，这样的话，以后面试官让你举例子，你也能够顺手拈来。

1、管道

我们来看一条 Linux 的语句

netstat -tulnp | grep 8080

学过 Linux 命名的估计都懂这条语句的含义，其中”|“是管道的意思，它的作用就是把前一条命令的输出作为后一条命令的输入。在这里就是把 netstat -tulnp 的输出结果作为 grep 8080 这条命令的输入。如果两个进程要进行通信的话，就可以用这种管道来进行通信了，并且我们可以知道这条竖线是没有名字的，所以我们把这种通信方式称之为匿名管道。

并且这种通信方式是单向的，只能把第一个命令的输出作为第二个命令的输入，如果进程之间想要互相通信的话，那么需要创建两个管道。

居然有匿名管道，那也意味着有命名管道，下面我们来创建一个命名管道。

mkfifo test

这条命令创建了一个名字为 test 的命名管道。

接下来我们用一个进程向这个管道里面写数据，然后有另外一个进程把里面的数据读出来。

echo “this is a pipe” 》 test // 写数据

这个时候管道的内容没有被读出的话，那么这个命令就会一直停在这里，只有当另外一个进程把 test 里面的内容读出来的时候这条命令才会结束。接下来我们用另外一个进程来读取

cat 《 test // 读数据

我们可以看到，test 里面的数据被读取出来了。上一条命令也执行结束了。

从上面的例子可以看出，管道的通知机制类似于缓存，就像一个进程把数据放在某个缓存区域，然后等着另外一个进程去拿，并且是管道是单向传输的。

这种通信方式有什么缺点呢？显然，这种通信方式效率低下，你看，a 进程给 b 进程传输数据，只能等待 b 进程取了数据之后 a 进程才能返回。

所以管道不适合频繁通信的进程。当然，他也有它的优点，例如比较简单，能够保证我们的数据已经真的被其他进程拿走了。我们平时用 Linux 的时候，也算是经常用。

2、消息队列

那我们能不能把进程的数据放在某个内存之后就马上让进程返回呢？无需等待其他进程来取就返回呢？

答是可以的，我们可以用消息队列的通信模式来解决这个问题，例如 a 进程要给 b 进程发送消息，只需要把消息放在对应的消息队列里就行了，b 进程需要的时候再去对应的

消息队列里取出来。同理，b 进程要个 a 进程发送消息也是一样。这种通信方式也类似于缓存吧。

这种通信方式有缺点吗？答是有的，如果 a 进程发送的数据占的内存比较大，并且两个进程之间的通信特别频繁的话，消息队列模型就不大适合了。因为 a 发送的数据很大的话，意味发送消息（拷贝）这个过程需要花很多时间来读内存。

哪有没有什么解决方案呢？答是有的，请继续往下看。

3、共享内存

共享内存这个通信方式就可以很好着解决拷贝所消耗的时间了。

这个可能有人会问了，每个进程不是有自己的独立内存吗？两个进程怎么就可以共享一块内存了？

我们都知道，系统加载一个进程的时候，分配给进程的内存并不是实际物理内存，而是虚拟内存空间。那么我们可以让两个进程各自拿出一块虚拟地址空间来，然后映射到相同的物理内存中，这样，两个进程虽然有着独立的虚拟内存空间，但有一部分却是映射到相同的物理内存，这就完成了内存共享机制了。

4、信号量

共享内存最大的问题是什么？没错，就是多进程竞争内存的问题，就像类似于我们平时说的线程安全问题。如何解决这个问题？这个时候我们的信号量就上场了。

信号量的本质就是一个计数器，用来实现进程之间的互斥与同步。例如信号量的初始值是 1，然后 a 进程来访问内存1的时候，我们就把信号量的值设为 0，然后进程b 也要来访问内存1的时候，看到信号量的值为 0 就知道已经有进程在访问内存1了，这个时候进程 b 就会访问不了内存1。所以说，信号量也是进程之间的一种通信方式。

5、Socket

上面我们说的共享内存、管道、信号量、消息队列，他们都是多个进程在一台主机之间的通信，那两个相隔几千里的进程能够进行通信吗？

答是必须的，这个时候 Socket 这家伙就派上用场了，例如我们平时通过浏览器发起一个 http 请求，然后服务器给你返回对应的数据，这种就是采用 Socket 的通信方式了。

总结

所以，进程之间的通信方式有：

1、管道

2、消息队列

3、共享内存

4、信号量

5、Socket

讲到这里也就完结了，之前我看进程之间的通信方式的时候，也算是死记硬背，并没有去理解他们之间的关系，优缺点，为什么会有这种通信方式。