引言
进程间通信又叫IPC (InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。IPC的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket。Socket支持不同主机上的两个进程IPC。
地址空间]都是独立的，一般而言是不能互相访问的，但 内核空间是每个进程都共享的， 所以 进程之间要通信必须通过内核。
01、管道通信
管道分为命名管道（FIFO）和无名管道，在内核中申请一块固定大小的缓冲区，程序拥有写入和读取的权利，都可以看成一种特殊的文件，具有固定的读端和写端，也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
无名管道一般使用fork函数实现父子进程的通信，用完即销毁。命名管道用于没有血缘关系的进程也可以进程间通信；面向字节流、自带同步互斥机制、半双工，单向通信，两个管道实现双向通信。
优点：
- 操作简单、容易得知数据是否被另一进程读取
缺点：
- 管道这种通信方式效率低， 不适合进程间频繁地交换数据
02、消息队列
消息队列是在内核中创建一队列，队列中每个元素是一个数据报，不同的进程可以通过句柄去访问这个队列；消息队列独立于发送与接收进程，可以通过顺序和消息类型读取，也可以FIFO读取；消息队列可实现双向通信。
优点：
- 解决管道通信效率低的问题
比如，A进程要给B进程发送消息，A进程把数据放在对应的消息队列后就可以正常返回了，B进程需要的时候再去读取数 据就可以了。同理，B进程要给A进程发送消息也是如此。
- 消息队列是保存在内核中的消息链表，在发送数据时，会分成一个一个独立的数据单元，也就是消息体 (数据块)，消息体是用户自定义的数据类型，消息的发送方和接收方要约定好消息体的数据类型，所以每个消息体都是固定大小的存储块，不像管道是无格式的字节流数据。如果进程从消息队列中读取了消息体，内核就会把这个消息体删除。
消息队列生命周期随内核，如果没有释放消息队列或者没有关闭操作系统，消息队列会一直存在，而前面提到的匿名管道的生命周期，是随进程的创建而建立，随进程的结束而销毁。
缺点：
- 消息队列通信过程中，存在用户态与内核态之间的数据拷贝开销，因为进程写入数据到内核中的消息队列时，会发生从用户态拷贝数据到内核态的过程，同理 另一进程
03、共享内存
共享内存，将同一块物理内存同时映射到不同的进程的虚拟地址空间中，实现不同进程间对同一资源的共享。目前最快的IPC形式，不用从用户态到内核态的频繁切换和拷贝数据，直接从内存中读取就可以，共享内存是临界资源，所以需要操作时必须要保证原子性。使用信号量或者互斥锁都可以。
共享内存的机制，就是拿出一块虚拟地址空间来，映射到相同的物理内存中。这样这个进程写入的东西，另外一个进程马上就能看到了，都不需要拷贝来拷贝去，传来传去， 大大提高了进程间通信的速度。
多个进程向同一个共享内存中写入数据时可能会产生覆盖（如在工作中，当多人同时修改一份共享文档时别人可能会将你添加的内容修改删除或覆盖），如果只读则没有任何问题。
04、信号量
信号量 ， 在内核中创建一个信号量集合（本质是个数组），数组的元素（信号量）都是1，使用P操作进行-1，使用V操作+1，通过对临界资源进行保护实现多进程的同步
为什么要使用信号量？
用了共享内存通信方式，带来新的问题，那就是如果多个进程同时修改同一个共享内存，很有可能就冲突了。例如两个进程都同时写一个地址，那先写的那个进程会发现内容被别人覆盖了。
为了防止多进程竞争共享资源，而造成的数据错乱，所以需要保护机制，使得共享的资源，在任意时刻只能被一个进程访问。正好，信号量就实现了这一保护机制。
信号量其实是一个整型的计数器，主要用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于缓存进程间通信的数据。
信号量表示资源的数量，控制信号量的方式有两种原子操作：
- 一个是P操作，这个操作会把信号量减去1，相减后如果信号量<0，则表明资源已被占用，进程需阻塞等待；相减后如果信号量>=0，则表明还有资源可使用，进程可正常继续执行。
- 另一个是V操作，这个操作会把信号量加上1，相加后如果信号量<=0，则表明当前有阻塞中的进程，于是会将该进程唤醒运行；相加后如果信号量>0，则表明当前没有阻塞中的进程。
P操作是用在进入共享资源之前，V操作是用在离开共享资源之后，这两个操作是必须成对出现的。
具体的过程如下：
- 进程A在访问共享内存前，先执行了P操作，由于信号量的初始值为1，故在进程A执行P操作后信号量变为0，表示共享资源可用，于是进程A就可以访问共享内存。
- 若此时，进程B也想访问共享内存，执行了P操作，结果信号量变为了-1，这就意味着临界资源已被占用，因此进程B被阻塞。
- 直到进程A访问完共享内存，才会执行V操作，使得信号量恢复为0，接着就会唤醒阻塞中的进程B，使得进程B可以访问共享内存，最后完成共享内存的访问后，执行 V操作，使信号量恢复到初始值1。
可以发现，信号初始化为1，就代表着是互斥信号量，它可以保证共享内存在任何时刻只有一个进程在访问，这就很好的保护了共享内存。
另外，在多进程里，每个进程并不一定是顺序执行的，它们基本是以各自独立的、不可预知的速度向前推进，但有时候我们又希望多个进程能密切合作，以实现一个共同的任务。
例如，进程A是负责生产数据，而进程B是负责读取数据，这两个进程是相互合作、相互依赖的，进程A必须先生产了数据，进程B才能读取到数据，所以执行是有前后顺序的。
那么这时候，就可以用信号量来实现多进程同步的方式，我们可以初始化信号量为0。
具体过程：
- 如果进程B比进程A先执行了，那么执行到P操作时，由于信号量初始值为0，故信号量会变为-1，表示进程 A 还没生产数据，于是进程B就阻塞等待；
- 接着，当进程A生产完数据后，执行了V操作，就会使得信号量变为0，于是就会唤醒阻塞在P操作的进程B；
- 最后，进程B被唤醒后，意味着进程A已经生产了数据，于是进程B就可以正常读取数据了。
可以发现，信号初始化为0，就代表着是同步信号量，它可以保证进程A应在进程B之前执行。
05、Socket
前面提到的管道、消息队列、共享内存、信号量都是在同一台主机上进行进程间通信，那要想跨网络与不同主机上的进程之间通信，就需要Socket通信了。
socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口，把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据。socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种**”打开—读/写—关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个”文件”，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。是一种可以网间通信**的方式。
因此，Socket通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信，还可以在同主机上进程间通信。
