Java进程间通信之消息队列

消息队列

1.消息队列的原理

• 1.1 msgqueue采用链表来实现消息队列， 该链表是由系统内核维护，
• 1.2 系统中可能有很多的msgqueue, 每个MQ用消息队列描述符(消息队列ID: qid) 来区分，qid是唯一 的，用来区分不同的MQ。
• 1.3在进行进程间通信时，一个进程将消息加到MQ尾端，另一个进程从消息队列中取消息(不一 定以先进先出来取消息，也可以按照消息类型去取消息）这样就实现了进程间的通信。

2.消息队列的接口:

2.1创建消息队列

int msgget(key_ t key, int msgflg);

参数:

• key:消息队列的标识符
• msgflg:创建的标志，例如IPC_CREAT
• IPC_CREAT:如果不存在就创建：按位或上一个权限（8进制的数字）

返回值:

• 成功:返回队列ID
• 失败:返回-1，并设置erron

2.2向消息队列发送消息

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

参数:

• msgid:消息队列ID
• msgp:指向msgbuf 的指针，用来指定发送的消息
  • 操作系统为该函数发送的消息定义了发送格式，只是定义了一部分，另一部分要程序员自己去定义

• msgsz：要发送消息的长度，消息内容的长度
• msgflg：创建标记，如果指定IPC_NOWAIT，失败会立即返回
  • 0：阻塞发送
  • IPC_NOWAIT:非阻塞发送

返回值：

• 成功：返回0
• 失败：返回-1，并设置erron

2.3接收消息：

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, sizet msgsz, long msgtyp, int msgflg);

参数:

• msgid:消息队列ID
• msgp:指向msgbuf的指针，用来接收消息
• msgsz:要接收消息的长度
  • 注意:参数msgsz 指定由msgp 参数指向的结构的成员mtext的最大大小(以字节为单位)

msgtyp:接收消息的方式

• 1. msgtyp = 0:读取队列中的第一条消息（不在乎当前对头元素时什么消息类型，将他当作普通队列来处理）
• 2. msgtyp > 0:读取队列中类型为msgtyp 的第一条消息。（就是读取对列元素中第一个香蕉）除非在msgflg中指定了MSG_ EXCEPT, 将读取类型不等于msgtyp 绝对值的第一条消息
• 3. msgtyp< : 0:读取队列中最小类型小于或等于msgtyp 绝对值的第一条消息

msgflg:创建标记，如果指定IPC_ NOWAIT,获取失败会立刻返回

返回值:

• 成功返回实际读取消息的字节数
• 失败返回-1，并设置erron

2.4操作消息队列的接口

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ ds *buf);

参数:

• msqid:消息队列ID
• cmd:控制命令，
  • 例如IPC_ RMID,删除命令 ，
  • IPC STAT,获取状态
• buf:存储消息队列的相关信息的buf

返回值:

• 成功根据不同的cmd有不同的返回值，
• 失败返回-1，并设置erron

2.5代码测试：

创建一个消息对列，写端发送消息对列，读端读取消息对列中的内容。

我们运行写端代码两次发现消息对列中写入20条消息，

运行读端代码我们发现成功读出

我们运行三次可以发现再无法从消息对列中读出，说明消息对列每次获取到消息后，就会将消息对列中相应的消息出对列

信号量:

信号量的原理

• 信号量本质上就是资源计数器，能够保证多个进程之间访问临界资源，执行临 界区代码时，互斥访问。同时也可以用于同步
  • 临界资源:多个进程都可以访问到的资源(例如:同一块内存)
  • 临界区:访问临界资源时的代码，区域称之为临界区

互斥访问:同一时刻，多个进程当中，只有一个进程可以访问临界区资源。多个资源通过信号量保证互斥访问的时候，需要先获取信号量，如果能获取正确的信息量，则才能访问临界资源，如果获取不了，则阻塞等待。等待访问的进程将信号量设置为1，然后再访问。

• 如果不进行互斥访问会造成结果二义性。（结果不同）（多核cpu同时运行多个进程访问临界资源，单核抢占式执行，操作系统调度不可控）
• 同步:当临界资源空闲之后，通知等待的进程进行访问

总结