进程间通信之深入消息队列的详解

最近在Hi3515上调试Qt与DVR程序，发现他们之间使用消息队列通信的，闲暇之余，就总结了一下消息队列，呵呵，自认为通俗易懂，同时，在应用中也发现了消息队列的强大之处。    关于线程的管理(互斥量和条件变量)见：Linux线程管理必备:解析互斥量与条件变量的详解 一、消息队列的特点     1.消息队列是消息的链表,具有特定的格式,存放在内存中并由消息队列标识符标识.    2.消息队列允许一个或多个进程向它写入与读取消息.    3.管道和命名管道都是通信数据都是先进先出的原则。    4.消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取.比FIF 消息队列是操作系统提供的一种进程间通信机制，它允许进程之间通过传递消息的方式进行通信，尤其在多进程环境中，消息队列展现出了其强大的灵活性和实用性。本文将深入讲解消息队列的概念、特点以及相关函数的使用。 消息队列是一种特殊的数据结构，它是一个消息的链表，存储在内存中，每个消息队列都有一个唯一的标识符来区分。与管道和命名管道不同，消息队列不仅遵循先进先出（FIFO）原则，还支持按消息类型或随机查询，这使得消息处理更加灵活。 消息队列的主要特点包括： 1. **持久性**：消息队列中的消息可以被多个进程读取和写入，且消息队列本身可以在进程生命周期之外存在，如系统V消息队列。 2. **有序性**：消息队列可以按照消息到达的顺序读取，但也可以根据消息的类型进行选择性读取。 3. **灵活性**：消息队列允许进程以非FIFO方式获取消息，提供了更高级别的控制。 4. **安全性**：通过权限设置，消息队列可以控制哪些进程可以访问。 在Linux系统中，有两种主要的消息队列实现：POSIX消息队列和System V消息队列。System V消息队列是较早的实现，它允许消息队列在内核重启后仍然存在，除非手动删除。而POSIX消息队列则更加标准化，符合POSIX标准。 在使用消息队列时，我们需要一些关键的系统调用来进行操作： 1. **`ftok()`**：这个函数用于生成一个键值，基于指定的文件名（通常为"."）和一个项目ID（projid）。这个键值用于唯一标识消息队列。 2. **`msgget()`**：创建或打开一个消息队列。参数包括之前生成的键值和一些标志，如`IPC_CREAT`（创建新队列）、`IPC_EXCL`（如果队列已存在则失败）和`IPC_NOWAIT`（非阻塞模式）。 3. **`msgctl()`**：用于对消息队列进行控制，如获取队列信息、设置队列属性或删除队列。`IPC_STAT`用于获取队列状态，`IPC_SET`用于设置队列属性，`IPC_RMID`用于删除队列。 4. **`msgsnd()`**：发送消息到消息队列，需要指定消息队列ID、消息内容和消息类型。 5. **`msgrcv()`**：从消息队列接收消息，可以选择按类型接收或按顺序接收。 消息队列的数据结构`struct msqid_ds`包含了队列的权限、时间戳以及消息的数量和大小等信息，这对于管理和监控消息队列的状态非常有用。 在实际应用中，消息队列常用于异步通信，例如在Qt与DVR程序之间，通过消息队列可以有效地协调不同进程间的操作，保证数据的准确传递。同时，消息队列还提供了错误处理和资源管理的能力，使得进程间通信更加可靠和高效。 消息队列作为一种进程间通信机制，它提供了有序、灵活和安全的通信方式，适用于需要复杂控制逻辑和数据交换的场景。理解并熟练使用消息队列，能够帮助开发者更好地构建多进程应用程序，提高系统的并发性和可扩展性。