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Windows系列操作系统对线程间通信的支持 ――管道与邮路

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Windows应用程序间数据通讯的基本方式有四种。最简单的是利用剪切板;另一种是DDE(Dynamic Data Exchange动态数据交换),它利用一种公共的协议实现两个或多个应用程序之间的通讯;再者是通过内存映射文件,内存映射可以将一个进程的一段虚拟地址映射为一个文件,然后其它的进程可以共享该段虚拟地址;最后就是通过管道与邮路实现进程间数据通信。 n\U3f M>N  
zVSbEcr,C~  
要讨论管道与邮路之前先让我们来复习一下这几个概念:进程、线程。微软官方对进程和线程的定义如下: AX {~A:B  
ao@"j}c  
进程:用最简洁的话来说,进程就是一个正在执行的程序,一个或多个线程在进程中运行,线程是操作系统分配CPU运算时间的最小单位。每一个进程都提供了运行一个程序所必需的资源,一个进程具有4GB的虚拟地址空间(Windows NT Server Enterprise Edition及Windows 2000 Advanced Server中低3GB虚拟地址空间供进程使用,高1GB供操作系统的内核代码使用。Windows NT/2000中低2GB供进程使用,高2GB供操作系统内核代码使用。Windows9X:0——64K只读空间用来装入Microsoft DOS信息,64K——4M装入DOS的兼容代码,4M——2GB的私有空间供进程使用,2GB——3GB的共享空间装入各种DLL代码,3GB——4GB为共享的系统内核代码空间,其中共享的2GB——4GB的空间是99%的“内存无效页错误”、“General Protect Error(GPE)”及蓝屏的罪魁祸首。),可执行代码,数据,对象句柄,环境变量,优先权以及设置最大化最小化的功能。每一个进程都从一个主线程开始执行,但可以在它所拥有的线程中创建额外的线程。一个进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间和系统资源,一个线程的资源包括线程的机器寄存器设置,内核堆栈,线程环境变量和进程虚拟地址中的用户堆栈。 ~-1!?t/%  
yUZ;keQ_Tw  
让我们再来看看微软官方对管道和邮路是怎么解释的。 LTSoo.dE  
5>o<! 0g  
管道(pipe)是进程用来通讯的共享内存区域。一个进程往管道中写入信息,而其它的进程可以从管道中读出信息。如其名,管道是进程间数据交流的通道。邮路(Mailslots)的功能与管道类似,也是进程间通讯(interprocess communications,IPC)的媒介,只不过其具体实现方式与管道有些差别。一个基于Win32的应用程序可以在邮路中储存消息,这些消息通常通过网络发往一个指定的计算机或某域名(域是共享一个组名的一组工作站或服务器。)下的所有计算机。你也可以使用命名管道代替邮路来进行进程间通信。命名管道最适合用来两个进程间的消息传递,邮路则更适合一个进程向多个进程广播消息。邮路具有一个重要的特点,它使用数据包广播消息。广播(broadcast)是网络传输中使用的术语,它意味着接收方收到数据后不发送确认消息通知发送方。而管道(这里的管道指命名管道,有关命名管道以下详解。)则不同,它更类似于打电话,你只对一个当事人说话,但是你却非常清楚你的话都被对方听到。邮路和管道一样,也是一个虚拟文件,它保存在内存中,但是你却必须使用普通的Win32文件函数访问它,比如CreateFile、ReadFile、WriteFile等。邮路中储存的数据可以是任何形式的,唯一的要求是不得超过64K。与磁盘文件不同的是,邮路是一个临时的对象,当某个邮路所有的句柄都关闭的时候,该邮路及其中的数据就被删除。 gEejLyOag  
4{[cXM8*j  
管道的类型有两种:匿名管道和命名管道。匿名管道是不命名的,它最初用于在本地系统中父进程与它启动的子进程之间的通信。命名管道更高级,它由一个名字来标识,以使客户端和服务端应用程序可以通过它进行彼此通信。而且,Win32命名管道甚至可以在不同系统的进程间使用,这使它成为许多客户/服务器应用程序的理想之选。 [CCj5N1/  
01 UEd8  
就像水管连接两个地方并输送水一样,软件的管道连接两个进程并输送数据。一个一个管道一旦被建立,它就可以象文件一样被访问,并且可以使用许多与文件操作同样的函数。可以使用CreateFile函数获取一个已打开的管道的句柄,或者由另一个进程提供一个句柄。使用WriteFile函数向管道写入数据,之后这些数据可以被另外的进程用ReadFile函数读取。管道是系统对象,因此管道的句柄在不需要时必须使用CloseHandle函数关闭。 `#X\@?'5  
Ym)8L.  
匿名管道只能单向传送数据,而命名管道可以双向传送。管道可以以比特流形式传送任意数量的数据。命名管道还可以将数据集合到称为消息的数据块中。命名管道甚至具有通过网络连接多进程的能力。但遗憾的是Windows9X不支持创建命名管道,它只能在WindowsNT系列(如Windows NT,Windows 2000,Windows XP)的操作系统上创建。 ]#UyYgPk  
L`fDc  
当讨论管道时,通常涉及到两个进程:客户进程和服务进程。服务进程负责创建管道。客户进程连接到管道。服务进程可以创建一个管道的多个实例,以此支持多个客户进程。 sz5&P )X  
g?(h{r`  
匿名管道用以下函数创建: ws{2 0  
K#O8P+n5[  
BOOL CreatePipe( e``X6=rcG  
    PHANDLE hReadPipe, // 用于读操作的句柄 Tug}P K   
    PHANDLE hWritePipe, // 用于写操作的句柄 QasUgZ  
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpPipeAttributes, // 描述安全信息的一个结构   Z+zx*(X  
    DWORD nSize // 管道大小 q~3dbj  
); hXvg<Rf  
D@M ZTb  
命名管道用以下函数创建: !9$xfg }  
UuNcBzB2d  
HANDLE CreateNamedPipe( L5E|1T  
    LPCTSTR lpName, // 管道名 ?qn0].  
    DWORD dwOpenMode, // 管道打开方式 Dm,*G`Js  
    DWORD dwPipeMode, // 管道模式 qqm7p ,j  
    DWORD nMaxInstances, // 该管道最大的实例数量 Y#'?3  
    DWORD nOutBufferSize, // 输出缓冲区大小 S 1%/ee3  
    DWORD nInBufferSize, // 输入缓冲区大小 Zcaec#  
    DWORD nDefaultTimeOut, // 指定默认的超时时间 *3S ./ C}  
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes // 描述安全信息的一个结构 6[-N})  
); qRD]Q  
$"+ahS<?tC  
管道由以下函数删除: G8m:]!  
p8%/T>hK  
BOOL CloseHandle( mN_KAln  
    HANDLE hObject // 管道句柄 ^%^~:<N  
); RhJ{#G~:%  
ebbC`eFD  
其它的管道函数简介如下: 3Mvm'T:[  
gAy,uP~,  
CallNamedPipe:连接到一个命名管道,读取或写入数据之后关闭它。 MroJ!.9  
qO yg&]7  
ConnectNamedPipe:服务进程准备好一个连接到客户进程的管道,并等待一个客户进程连接上为止。 [LwmzmV+F  
@`qhQ  
DisconnectNamedPipe:服务端用来断开与客户端的连接。 {Z>OAR#   
we<m%pf  
GetNamedPipeHandleState:获取一个命名管道的状态信息。 &_q&TEi  
O-rHfIxY  
GetNamedPipeInfo:获取一个命名管道的信息。 VA9" Au  
l;4},N  
PeekNamedPipe:从一个匿名或命名管道中拷贝数据到一个缓冲区。 F,Ls1  
Kh)SgJ3B@  
SetNamedPipeHandleState:设置管道的类型及其它状态信息,比如说是比特流还是消息流管道。 p'lL2 n$E  
xWY%-CWY.  
TransactNamedPipe:从一个消息管道读消息或向其写入消息。 [4V{~`sF  
{uO=Wkp~7  
WaitNamedPipe:客户进程用来连接到一个命名管道。 gO0X-fN8  
(#Vkk]-p  
邮路是由邮路服务进程创建。当邮路服务进程创建了一个邮路后,便返回该邮路句柄。当某个进程需要从该邮路中读取消息时,它必须提供该句柄。只有创建该邮路的进程,或以某种机制(比如继承)获得该邮路句柄的进程能够从邮路中读取消息。与管道不同,所有的邮路都是从属于创建它的本地进程的,你无法创建一个远程的邮路。邮路的客户进程具有向邮路写入消息的权限。任何进程只要获得了邮路的名字,就可以往里面写入消息,新的消息将放在邮路的消息队列后面。 A}(&At%n4  
\KlOj%s  
邮路能在一个域中广播消息。如果域中几个进程每个都用相同的名字创建了一个邮路,则它们都会收到送往该邮路的消息。 w1Z9@*C!  
Tw:j}ERq  
在邮路中传递的消息如果小于425字节,那么它们会以数据包的形式传递。大于425字节的消息会以其它的方式传输,在这种情况下,你只能从一个客户进程传递给一个服务进程,而不能从一个客户进程传递给多个服务进程。且Windows NT不支持大于等于425个字节的消息传递。 z1LN|+\}  
K{eq'F5M  
邮路由以下函数创建: o6JCy\Bx  
Lh0qB)>  
HANDLE CreateMailslot( XBd/,:q  
    LPCTSTR lpName, // 邮路名 B}Q.Is5  
    DWORD nMaxMessageSize, // 消息最大的大小 Pr |u_^  
    DWORD lReadTimeout, // 读取操作的超时时间 dQD YN_  
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes // 描述安全信息的一个结构 |@{4zoP_N  
); [LDV*79Z  
0 K T.@P  
邮路由以下函数删除: \'z&7;px  
('H[[YODh  
BOOL CloseHandle( "MH_hzbBF  
    HANDLE hObject // 邮路句柄 :VP*\K/:  
); [ML%u$-  
rkdf htpI  
其它邮路函数简介如下: )%8 ;C]G;  
z8HOig?  
GetMailslotInfo:获取指定邮路的相关信息。 W(^R-&av  
E-P;3lS~  
SetMailslotInfo:设置指定邮路的相关信息。
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