記一次騰訊面試：程式之間究竟有哪些通訊方式？如何通訊？ ---- 告別死記硬背

有一次面試的時候，被問到程式之間有哪些通訊方式，不過由於之前沒深入思考且整理過，說的並不好。想必大家也都知道程式有哪些通訊方式，可是我猜很多人都是靠著”背“來記憶的，所以今天的這篇文章，講給大家詳細著講解他們是如何通訊的，讓大家儘量能夠理解他們之間的區別、優缺點等，這樣的話，以後面試官讓你舉例子，你也能夠順手拈來。

1、管道

我們來看一條 Linux 的語句

netstat -tulnp | grep 8080

學過 Linux 命名的估計都懂這條語句的含義，其中”|“是管道的意思，它的作用就是把前一條命令的輸出作為後一條命令的輸入。在這裡就是把 netstat -tulnp 的輸出結果作為 grep 8080 這條命令的輸入。如果兩個程式要進行通訊的話，就可以用這種管道來進行通訊了，並且我們可以知道這條豎線是沒有名字的，所以我們把這種通訊方式稱之為匿名管道。

並且這種通訊方式是單向的，只能把第一個命令的輸出作為第二個命令的輸入，如果程式之間想要互相通訊的話，那麼需要建立兩個管道。

居然有匿名管道，那也意味著有命名管道，下面我們來建立一個命名管道。

mkfifo  test

這條命令建立了一個名字為 test 的命名管道。

接下來我們用一個程式向這個管道里面寫資料，然後有另外一個程式把裡面的資料讀出來。

echo "this is a pipe" > test   // 寫資料

這個時候管道的內容沒有被讀出的話，那麼這個命令就會一直停在這裡，只有當另外一個程式把 test 裡面的內容讀出來的時候這條命令才會結束。接下來我們用另外一個程式來讀取

cat < test  // 讀資料

我們可以看到，test 裡面的資料被讀取出來了。上一條命令也執行結束了。

從上面的例子可以看出，管道的通知機制類似於快取，就像一個程式把資料放在某個快取區域，然後等著另外一個程式去拿，並且是管道是單向傳輸的。

這種通訊方式有什麼缺點呢？顯然，這種通訊方式效率低下，你看，a 程式給 b 程式傳輸資料，只能等待 b 程式取了資料之後 a 程式才能返回。

所以管道不適合頻繁通訊的程式。當然，他也有它的優點，例如比較簡單，能夠保證我們的資料已經真的被其他程式拿走了。我們平時用 Linux 的時候，也算是經常用。

2、訊息佇列

那我們能不能把程式的資料放在某個記憶體之後就馬上讓程式返回呢？無需等待其他程式來取就返回呢？

答是可以的，我們可以用訊息佇列的通訊模式來解決這個問題，例如 a 程式要給 b 程式傳送訊息，只需要把訊息放在對應的訊息佇列裡就行了，b 程式需要的時候再去對應的
訊息佇列裡取出來。同理，b 程式要個 a 程式傳送訊息也是一樣。這種通訊方式也類似於快取吧。

這種通訊方式有缺點嗎？答是有的，如果 a 程式傳送的資料佔的記憶體比較大，並且兩個程式之間的通訊特別頻繁的話，訊息佇列模型就不大適合了。因為 a 傳送的資料很大的話，意味**傳送訊息（拷貝）**這個過程需要花很多時間來讀記憶體。

哪有沒有什麼解決方案呢？答是有的，請繼續往下看。

3、共享記憶體

共享記憶體這個通訊方式就可以很好著解決拷貝所消耗的時間了。

這個可能有人會問了，每個程式不是有自己的獨立記憶體嗎？兩個程式怎麼就可以共享一塊記憶體了？

我們都知道，系統載入一個程式的時候，分配給程式的記憶體並不是實際實體記憶體，而是虛擬記憶體空間。那麼我們可以讓兩個程式各自拿出一塊虛擬地址空間來，然後對映到相同的實體記憶體中，這樣，兩個程式雖然有著獨立的虛擬記憶體空間，但有一部分卻是對映到相同的實體記憶體，這就完成了記憶體共享機制了。

4、訊號量

共享記憶體最大的問題是什麼？沒錯，就是多程式競爭記憶體的問題，就像類似於我們平時說的執行緒安全問題。如何解決這個問題？這個時候我們的訊號量就上場了。

訊號量的本質就是一個計數器，用來實現程式之間的互斥與同步。例如訊號量的初始值是 1，然後 a 程式來訪問記憶體1的時候，我們就把訊號量的值設為 0，然後程式b 也要來訪問記憶體1的時候，看到訊號量的值為 0 就知道已經有程式在訪問記憶體1了，這個時候程式 b 就會訪問不了記憶體1。所以說，訊號量也是程式之間的一種通訊方式。

5、Socket

上面我們說的共享記憶體、管道、訊號量、訊息佇列，他們都是多個程式在一臺主機之間的通訊，那兩個相隔幾千裡的程式能夠進行通訊嗎？

答是必須的，這個時候 Socket 這傢伙就派上用場了，例如我們平時通過瀏覽器發起一個 http 請求，然後伺服器給你返回對應的資料，這種就是採用 Socket 的通訊方式了。

總結

所以，程式之間的通訊方式有：

1、管道

2、訊息佇列

3、共享記憶體

4、訊號量

5、Socket

講到這裡也就完結了，之前我看程式之間的通訊方式的時候，也算是死記硬背，並沒有去理解他們之間的關係，優缺點，為什麼會有這種通訊方式。所以最近花點時間去研究了一下，
整理了這篇文章，相信看完這篇文章，你就可以更好著理解各種通訊方式的由來的。

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