1、 7/7Windows進程間各種通信方式淺談 Windows進程間各種通信方式淺談 1、Windows進程間通信的各種方法 進程是裝入內(nèi)存并準(zhǔn)備執(zhí)行的程序，每個進程都有私有的虛擬地址空間，由代碼、數(shù)據(jù)以及它可利用的系統(tǒng)資源(如文件、管道等)組成。 多進程/多線程是Windows操作系統(tǒng)的一個基本特征。Microsoft Win32應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface, API) 提供了大量支持應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)共享和交換的機制，這些機制行使的活動稱為進程間通信(InterProcess Communication, IPC)，進程通信就是指不同進程間進行

2、數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換。 正因為使用Win32 API進行進程通信方式有多種，如何選擇恰當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞骄统蔀閼?yīng)用開發(fā)中的一個重要問題， 下面本文將對Win32中進程通信的幾種方法加以分析和比較。 2、進程通信方法 2.1 文件映射 文件映射(Memory-Mapped Files)能使進程把文件內(nèi)容當(dāng)作進程地址區(qū)間一塊內(nèi)存那樣來對待。因此，進程不必使用文件I/O操作，只需簡單的指針操作就可讀取和修改文件的內(nèi)容。 Win32 API允許多個進程訪問同一文件映射對象，各個進程在它自己的地址空間里接收內(nèi)存的指針。通過使用這些指針，不同進程就可以讀或修改文件的內(nèi)容，實現(xiàn)了對文件中數(shù)據(jù)的共享。 應(yīng)用程序有三種

3、方法來使多個進程共享一個文件映射對象。 (1)繼承：第一個進程建立文件映射對象，它的子進程繼承該對象的句柄。 (2)命名文件映射：第一個進程在建立文件映射對象時可以給該對象指定一個名字(可與文件名不同)。第二個進程可通過這個名字打開此文件映射對象。另外，第一個進程也可以通過一些其它IPC機制(有名管道、郵件槽等)把名字傳給第二個進程。 (3)句柄復(fù)制：第一個進程建立文件映射對象，然后通過其它IPC機制(有名管道、 郵件槽等)把對象句柄傳遞給第二個進程。第二個進程復(fù)制該句柄就取得對該文件映射對象的訪問權(quán)限。文件映射是在多個進程間共享數(shù)據(jù)的非常有效方法，有較好的安全性。但文件映射只能用于本地機器的

4、進程之間，不能用于網(wǎng)絡(luò)中，而開發(fā)者還必須控制進程間的同步。 2.2 共享內(nèi)存 Win32 API中共享內(nèi)存(Shared Memory)實際就是文件映射的一種特殊情況。進程在創(chuàng)建文件映射對象時用0 xFFFFFFFF來代替文件句柄(HANDLE)，就表示了對應(yīng)的文件映射對象是從操作系統(tǒng)頁面文件訪問內(nèi)存，其它進程打開該文件映射對象就可以訪問該內(nèi)存塊。由于共享內(nèi)存是用文件映射實現(xiàn)的，所以它也有較好的安全性，也只能運行于同一計算機上的進程之間。 a.設(shè)定一塊共享內(nèi)存區(qū)域 HANDLE CreateFileMapping(HANDLE,LPSECURITY_ATTRIBUTES, DWORD, DWO

5、RD, DWORD, LPCSTR)/ 產(chǎn)生一個file-mapping核心對象 LPVOID MapViewOfFile( HANDLE hFileMappingObject, DWORD dwDesiredAcess, DWORD dwFileOffsetHigh, DWORD dwFileOffsetLow, DWORD dwNumberOfBytesToMap ); 得到共享內(nèi)存的指針 b.找出共享內(nèi)存 決定這塊內(nèi)存要以點對點（peer to peer)的形式呈現(xiàn)每個進程都必須有相同的能力，產(chǎn)生共享內(nèi)存并將它初始化。每個進程都應(yīng)該調(diào)用CreateFileMapping(), 然后調(diào)用G

6、etLastError().如果傳回的錯誤代碼是 ERROR_ALREADY_EXISTS,那么進程就可以假設(shè)這一共享內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被別的進程打開并初始化了，否則該進程就可以合理的認(rèn)為自己排在第一位，并接下來將共享內(nèi)存初始化。還是要使用client/server架構(gòu)中只有server進程才應(yīng)該產(chǎn)生并初始化共享內(nèi)存。 所有的進程都應(yīng)該使用 HANDLE OpenFileMapping(DWORD dwDesiredAccess, BOOL bInheritHandle, LPCTSTR lpName); 再調(diào)用MapViewOfFile(),取得共享內(nèi)存的指針 c.同步處理(Mutex) d.清理

7、(Cleaning up) BOOL UnmapViewOfFile(LPCVOID lpBaseAddress); CloseHandle() 2.3 匿名管道 管道(Pipe)是一種具有兩個端點的通信通道：有一端句柄的進程可以和有另一端句柄的進程通信。管道可以是單向一端是只讀的，另一端點是只寫的；也可以是雙向的一管道的兩端點既可讀也可寫。 匿名管道(Anonymous Pipe)是在父進程和子進程之間，或同一父進程的兩個子進程之間傳輸數(shù)據(jù)的無名字的單向管道。通常由父進程創(chuàng)建管道，然后由要通信的子進程繼承通道的讀端點句柄或?qū)懚它c句柄，然后實現(xiàn)通信。父進程還可以建立兩個或更多個繼承匿名管道讀和

8、寫句柄的子進程。 這些子進程可以使用管道直接通信，不需要通過父進程。 匿名管道是單機上實現(xiàn)子進程標(biāo)準(zhǔn)I/O重定向的有效方法，它不能在網(wǎng)上使用，也不能用于兩個不相關(guān)的進程之間。 2.4 命名管道 命名管道(Named Pipe)是服務(wù)器進程和一個或多個客戶進程之間通信的單向或雙向管道。不同于匿名管道的是命名管道可以在不相關(guān)的進程之間和不同計算機之間使用，服務(wù)器建立命名管道時給它指定一個名字，任何進程都可以通過該名字打開管道的另一端，根據(jù)給定的權(quán)限和服務(wù)器進程通信。 命名管道提供了相對簡單的編程接口，使通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)并不比同一計算機上兩進程之間通信更困難，不過如果要同時和多個進程通信它就力不從心

9、了。 2.5 郵件槽 郵件槽(Mailslots)提供進程間單向通信能力，任何進程都能建立郵件槽成為郵件槽服務(wù)器。其它進程，稱為郵件槽客戶，可以通過郵件槽的名字給郵件槽服務(wù)器進程發(fā)送消息。進來的消息一直放在郵件槽中，直到服務(wù)器進程讀取它為止。一個進程既可以是郵件槽服務(wù)器也可以是郵件槽客戶，因此可建立多個郵件槽實現(xiàn)進程間的雙向通信。 通過郵件槽可以給本地計算機上的郵件槽、其它計算機上的郵件槽或指定網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中所有計算機上有同樣名字的郵件槽發(fā)送消息。 廣播通信的消息長度不能超過400字節(jié)，非廣播消息的長度則受郵件槽服務(wù)器指定的最大消息長度的限制。 郵件槽與命名管道相似，不過它傳輸數(shù)據(jù)是通過不可靠的數(shù)

10、據(jù)報(如TCP/IP 協(xié)議中的UDP包)完成的，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生錯誤則無法保證消息正確地接收，而命名管道傳輸數(shù)據(jù)則是建立在可靠連接基礎(chǔ)上的。不過郵件槽有簡化的編程接口和給指定網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的所有計算機廣播消息的能力，所以郵件槽不失為應(yīng)用程序發(fā)送和接收消息的另一種選擇。 2.6 剪貼板 剪貼板(Clipped Board)實質(zhì)是Win32 API中一組用來傳輸數(shù)據(jù)的函數(shù)和消息，為Windows應(yīng)用程序之間進行數(shù)據(jù)共享提供了一個中介，Windows已建立的剪切(復(fù)制)粘貼的機制為不同應(yīng)用程序之間共享不同格式數(shù)據(jù)提供了一條捷徑。當(dāng)用戶在應(yīng)用程序中執(zhí)行剪切或復(fù)制操作時，應(yīng)用程序把選取的數(shù)據(jù)用一種或多種格式放在

11、剪貼板上。然后任何其它應(yīng)用程序都可以從剪貼板上拾取數(shù)據(jù)，從給定格式中選擇適合自己的格式。 剪貼板是一個非常松散的交換媒介，可以支持任何數(shù)據(jù)格式，每一格式由一無符號整數(shù)標(biāo)識，對標(biāo)準(zhǔn)(預(yù)定義)剪貼板格式，該值是Win32 API定義的常量；對非標(biāo)準(zhǔn)格式可以使用Register Clipboard Format函數(shù)注冊為新的剪貼板格式。利用剪貼板進行交換的數(shù)據(jù)只需在數(shù)據(jù)格式上一致或都可以轉(zhuǎn)化為某種格式就行。但剪貼板只能在基于Windows的程序中使用，不能在網(wǎng)絡(luò)上使用。 2.7 動態(tài)數(shù)據(jù)交換 動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)是使用共享內(nèi)存在應(yīng)用程序之間進行數(shù)據(jù)交換的一種進程間通信形式。應(yīng)用程序可以使用DDE進

12、行一次性數(shù)據(jù)傳輸，也可以當(dāng)出現(xiàn)新數(shù)據(jù)時，通過發(fā)送更新值在應(yīng)用程序間動態(tài)交換數(shù)據(jù)。 DDE和剪貼板一樣既支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式(如文本、位圖等)，又可以支持自己定義的數(shù)據(jù)格式。但它們的數(shù)據(jù)傳輸機制卻不同，一個明顯區(qū)別是剪貼板操作幾乎總是用作對用戶指定操作的一次性應(yīng)答如從菜單中選擇Paste命令。盡管DDE也可以由用戶啟動，但它繼續(xù)發(fā)揮作用一般不必用戶進一步干預(yù)。DDE有三種數(shù)據(jù)交換方式： (1) 冷鏈：數(shù)據(jù)交換是一次性數(shù)據(jù)傳輸，與剪貼板相同。 (2) 溫鏈：當(dāng)數(shù)據(jù)交換時服務(wù)器通知客戶，然后客戶必須請求新的數(shù)據(jù)。 (3) 熱鏈：當(dāng)數(shù)據(jù)交換時服務(wù)器自動給客戶發(fā)送數(shù)據(jù)。 DDE交換可以發(fā)生在單機或網(wǎng)絡(luò)中不同

13、計算機的應(yīng)用程序之間。開發(fā)者還可以定義定制的DDE數(shù)據(jù)格式進行應(yīng)用程序之間特別目的IPC，它們有更緊密耦合的通信要求。 大多數(shù)基于Windows的應(yīng)用程序都支持DDE。 2.8 對象連接與嵌入 應(yīng)用程序利用對象連接與嵌入(OLE)技術(shù)管理復(fù)合文檔(由多種數(shù)據(jù)格式組成的文檔)，OLE提供使某應(yīng)用程序更容易調(diào)用其它應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)編輯的服務(wù)。 例如，OLE支持的字處理器可以嵌套電子表格，當(dāng)用戶要編輯電子表格時OLE庫可自動啟動電子表格編輯器。當(dāng)用戶退出電子表格編輯器時，該表格已在原始字處理器文檔中得到更新。在這里電子表格編輯器變成了字處理器的擴展，而如果使用DDE，用戶要顯式地啟動電子表格編輯器。

14、同DDE技術(shù)相同，大多數(shù)基于Windows的應(yīng)用程序都支持OLE技術(shù)。 2.9 動態(tài)連接庫 Win32動態(tài)連接庫(DLL)中的全局?jǐn)?shù)據(jù)可以被調(diào)用DLL的所有進程共享，這就又給進程間通信開辟了一條新的途徑，當(dāng)然訪問時要注意同步問題。雖然可以通過DLL進行進程間數(shù)據(jù)共享，但從數(shù)據(jù)安全的角度考慮，我們并不提倡這種方法，使用帶有訪問權(quán)限控制的共享內(nèi)存的方法更好一些。 2.10 遠程過程調(diào)用 Win32 API提供的遠程過程調(diào)用(RPC)使應(yīng)用程序可以使用遠程調(diào)用函數(shù)，這使在網(wǎng)絡(luò)上用RPC進行進程通信就像函數(shù)調(diào)用那樣簡單。 RPC既可以在單機不同進程間使用也可以在網(wǎng)絡(luò)中使用。由于Win32 API提供的

15、RPC服從OSF-DCE (Open Software Foundation Distributed Computing Environment)標(biāo)準(zhǔn)。所以通過 Win32 API編寫的RPC應(yīng)用程序能與其它操作系統(tǒng)上支持DEC的RPC 應(yīng)用程序通信。使用RPC開發(fā)者可以建立高性能、緊密耦合的分布式應(yīng)用程序。 2.11 NetBios函數(shù) Win32 API提供NetBios函數(shù)用于處理低級網(wǎng)絡(luò)控制，這主要是為IBM NetBios系統(tǒng)編寫與Windows的接口。除非那些有特殊低級網(wǎng)絡(luò)功能要求的應(yīng)用程序，其它應(yīng)用程序最好不要使用NetBios函數(shù)來進行進程間通信。 2.12 Sockets W

16、indows Sockets規(guī)范是以U.C.Berkeley大學(xué)BSD UNIX中流行的Socket接口為范例定義的一套Windows下的網(wǎng)絡(luò)編程接口。除了Berkeley Socket原有的庫函數(shù)以外，還擴展了一組針對Windows的函數(shù)，使程序員可以充分利用Windows的消息機制進行編程。 現(xiàn)在通過Sockets實現(xiàn)進程通信的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越多，這主要的原因是Sockets的跨平臺性要比其它IPC機制好得多，另外WinSock 2.0不僅支持TCP/IP 協(xié)議，而且還支持其它協(xié)議(如IPX)。Sockets的唯一缺點是它支持的是底層通信操作，這使得在單機的進程間進行簡單數(shù)據(jù)傳遞不太方便，這

17、時使用下面將介紹的WM_COPYDATA消息將更合適些。 2.13 WM_COPYDATA消息 WM_COPYDATA是一種非常強大卻鮮為人知的消息。當(dāng)一個應(yīng)用向另一個應(yīng)用傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)送方只需使用調(diào)用SendMessage函數(shù)，參數(shù)是目的窗口的句柄、傳遞數(shù)據(jù)的起始地址、WM_COPYDATA消息。接收方只需像處理其它消息那樣處理WM_COPY DATA消息，這樣收發(fā)雙方就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。 WM_COPYDATA是一種非常簡單的方法，它在底層實際上是通過文件映射來實現(xiàn)的。 它的缺點是靈活性不高，并且它只能用于Windows平臺的單機環(huán)境下。 3、結(jié)束語 Win32 API為應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)進程間通

18、信提供了如此多種選擇方案，那么開發(fā)者如何進行選擇呢？通常在決定使用哪種IPC方法之前應(yīng)考慮以下一些問題：(1)應(yīng)用程序是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下還是在單機環(huán)境下工作。 方法一：WM_COPYDATA HWND hReceiveDataWindow = FindWindow(NULL,) COPYDATASTRUCT data; data.cbdata = strlen(pStr); data.lpData = pStr; SendMessage(hReceiveDataWindow ,WM_COPYDATA,(WPARAM)GetFoc us(),(LPARAM) REF.最簡單的方式 http:/./d

19、oc/071028fc65ce0508763213b1.html /TechLab/archive/2005/12/30/2272.aspx 方法二：dll共享 #pragma data_seg (.ASHARE) int iWhatYouUseInTwo = 0; #pragma data_seg() 方法三：映象文件 REF.最基礎(chǔ)，效率最高的方法 最好的參考書Windows核心編程第17章內(nèi)存映射文件 http:/./doc/071028fc65ce0508763213b1.html /2005/10/interprocess_communications.html 方法四：匿名管道：C

20、reatePipe 方法五：命名管道：createnamedpipe REF. http:/./doc/071028fc65ce0508763213b1.html /bbshtml/bbs8/pediy8-724.htm 方法六：郵件通道 方法七：網(wǎng)絡(luò)接口，socket，但要求有網(wǎng)卡。可以實現(xiàn)不同主機間的IPC 另一篇總結(jié)的比較好的文章 http:/./doc/071028fc65ce0508763213b1.html /doc/Html/Visual%20C+/205637623.html 進程通常被定義為一個正在運行的程序的實例，它由兩個部分組成： 一個是操作系統(tǒng)用來管理進程的內(nèi)核對象。內(nèi)

21、核對象也是系統(tǒng)用來存放關(guān)于進程的統(tǒng)計信息的地方 另一個是地址空間，它包含所有的可執(zhí)行模塊或DLL模塊的代碼和數(shù)據(jù)。它還包含動態(tài)分配的空間。 如線程堆棧和堆分配空間。每個進程被賦予它自己的虛擬地址空間，當(dāng)進程中的一個線程正在運行時，該線程可以訪問只屬于它的進程的內(nèi)存。 屬于其它進程的內(nèi)存則是隱藏的，并不能被正在運行的線程訪問。 為了能在兩個進程之間進行通訊，由以下幾種方法可供參考： 0。剪貼板Clipboard: 在16位時代常使用的方式，CWnd中提供支持 1。窗口消息標(biāo)準(zhǔn)的Windows消息以及專用的WM_COPYDATA消息 SENDMESSAGE()接收端必須有一個窗口 2。使用共享內(nèi)存

22、方式（Shared Memory) a.設(shè)定一塊共享內(nèi)存區(qū)域 HANDLE CreateFileMapping(HANDLE,LPSECURITY_ATTRIBUTES, D WORD, DWORD, DWORD, LPCSTR) 產(chǎn)生一個file-mapping核心對象 LPVOID MapViewOfFile( HANDLE hFileMappingObject, DWORD dwDesiredAcess, DWORD dwFileOffsetHigh, DWORD dwFileOffsetLow, DWORD dwNumberOfBytesToMap ); 得到共享內(nèi)存的指針 b.找出共

23、享內(nèi)存 決定這塊內(nèi)存要以點對點（peer to peer)的形式呈現(xiàn)每個進程都必須有相同的能力，產(chǎn)生共享內(nèi)存并將它初始化。每個進程都應(yīng)該調(diào)用CreateFileMapping(),然后調(diào)用GetLastError().如果傳回的錯誤代碼是ERROR_ALREADY_EXISTS,那么進程就可以假設(shè)這一共享內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被別的進程打開并初始化了，否則該進程就可以合理的認(rèn)為自己排在第一位，并接下來將共享內(nèi)存初始化。 還是要使用client/server架構(gòu)中只有server進程才應(yīng)該產(chǎn)生并初始化共享內(nèi)存。所有的進程都應(yīng)該使用 HANDLE OpenFileMapping(DWORD dwDesiredAccess, BOOL bInheritHandle, LPCTSTR lpName); 再調(diào)用MapViewOfFile(),取得共享內(nèi)存的指針 c.同步處理(Mutex) d.清理(C