Qt之进程间通信（IPC）

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

• Qt之进程间通信（Windows消息）
• Qt之进程间通信（共享内存）
• Qt之进程间通信（QProcess）
• Qt之进程间通信（TCP/IP）