Qt之进程间通信(IPC)

简介: 简述进程间通信,就是在不同进程之间传播或交换信息。那么不同进程之间存在着什么双方都可以访问的介质呢?进程的用户空间是互相独立的,一般而言是不能互相访问的,唯一的例外是共享内存区。但是,系统空间却是“公共场所”,所以内核显然可以提供这样的条件。除此以外,那就是双方都可以访问的外设了。在这个意义上,两个进程当然也可以通过磁盘上的普通文件交换信息,或者通过“注册表”或其它数据库

简述

进程间通信,就是在不同进程之间传播或交换信息。那么不同进程之间存在着什么双方都可以访问的介质呢?进程的用户空间是互相独立的,一般而言是不能互相访问的,唯一的例外是共享内存区。但是,系统空间却是“公共场所”,所以内核显然可以提供这样的条件。除此以外,那就是双方都可以访问的外设了。在这个意义上,两个进程当然也可以通过磁盘上的普通文件交换信息,或者通过“注册表”或其它数据库中的某些表项和记录交换信息。广义上这也是进程间通信的手段,但是一般都不把这算作“进程间通信”。

进程间通信(IPC-Interprocess communication)是一组编程接口,能够让程序员协调不同的进程,使之能在一个操作系统里同时运行。这使得一个程序能够在同一时间里处理许多用户的要求。因为即使只有一个用户发出要求,也可能导致一个操作系统中多个进程的运行,进程之间必须互相通话。IPC接口就提供了这种可能性。每个IPC方法均有自己的优点和局限性,因此,对于单个程序而言使用所有的IPC方法并不常见。

通信目的

  • 数据传输:
    一个进程需要将它的数据发送给另一个进程,发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。

  • 共享数据:
    多个进程想要操作共享数据,一个进程对共享数据的修改,别的进程应该立刻看到。

  • 通知事件:
    一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。

  • 资源共享:
    多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点,需要内核提供锁和同步机制。

  • 进程控制:
    有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。

进程通过与内核及其它进程之间的互相通信来协调它们的行为。Linux支持多种进程间通信(IPC)机制,信号和管道是其中的两种。

通信方式

  • 管道(pipe):
    管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

  • 有名管道(named pipe):
    有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

  • 信号量(semophore):
    信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其它进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

  • 消息队列(message queue):
    消息队列就是消息的一个链表,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。

  • 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。

  • 共享内存(shared memory):
    共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。

  • 套接字(socket):
    套接字也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同及其间的进程通信。

Qt进程通信

在Qt应用程序中,Qt提供了几个方法来实现进程间通信(IPC)。可以在助手中查找关键字”Inter-Process”进行查找。

TCP/IP

跨平台的Qt Network模块提供的类可以让网络编程更加便携和方便。它提供了高级类(例如:QNetworkAccessManager、QFtp)通信,使用特定的应用程序级协议,和较底层的类(例如:QTcpSocket、QTcpServer、QSslSocket)用于实现协议。

Shared Memory

跨平台的QSharedMemory-共享内存类,提供对操作系统的共享内存的实现。它允许多个线程和进程安全访问共享内存段。此外,QSystemSemaphore可以用来控制访问由系统共享的资源,以及进程之间的通信。

D-Bus

Qt的D-Bus模块是一种可用于使用D-Bus协议实现IPC的唯一Unix库。它将Qt的信号和槽机制延伸到IPC级别,允许由一个进程发出的信号被连接到另一个进程的槽。Qt的D-Bus文档已经详细说明如何使用Qt中的D-Bus模块。

QProcess

跨平台类QProcess可以用于启动外部程序作为子进程,并与它们进行通信。它提供了用于监测和控制该子进程状态的API。另外,QProcess为从QIODevice继承的子进程提供了输入/输出通道。

Session Management

在Linux/X11平台上,Qt提供了会话管理的支持。会话允许事件传播到进程,例如,当检测到关机时。进程和应用程序可以执行任何必要的操作,例如:保存打开的文档。

更多参考

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