Linux进程通信——消息队列

概念

消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符(即队列ID)来标识。

特点

1.消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。（消息队列是结构体）
2.消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。
3.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席读取,也可以按消息的类型读取。

两者的队列ID需相同才能成功实现存放数据和取数据，如图都指向队列1的最后一个。

消息队列与管道的不同点：写入读取后内容还存在于Linux内核中，不会跟管道一样读取完就消失。

创建

从消息队列特点可知，两个进程分别需要同队列ID相同的队列进行写入数据并读取数据，此时要想成功创建一个消息队列，需关心两个问题：

问题一：进程B如何添加消息到队列

问题二：进程A如何读取队列的消息

头文件

#include <sys/msg.h>

常用API

msgget()

创建或打开消息队列：成功返回队列ID，失败返回-1

int msgget(key_t key, int flag);

key	是一个索引值，为非负数，将通过索引值在Linux内核找到队列
flag	打开队列的方式

在以下两种情况下，msgget将创建一个新的消息队列：
1、如果没有与键值key相对应的消息队列，并且flag中包含了IPC_CREAT标志位。

msgget(key,IPC_CREAT);

2、key参数为IPC_PRIVATE。

msgget(key,IPC_PRIVATE);

msgsnd()

添加消息：成功返回0，失败返回-1

int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t size, int flag);

msqid：消息队列的ID
ptr：写入的数据，指向消息缓冲区的指针，此位置用来暂时存储发送和接收的消息，是一个用户可定义的通用结构，形态如下：

struct msgbuf
{long mtype; //消息类型，必须大于0char mtext[1];//消息文本 
};

size：数据的长度
flag：0,表示忽略，表示进程将被阻塞直到函数可以从队列中得到符合条件的消息为止；（还有许多，此处省略）

msgrcv()

读取消息：成功返回消息数据的长度，失败返回-1

int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t size, long type,int flag);

msqid：消息队列的ID
ptr：写入的数据，指向消息缓冲区的指针，此位置用来暂时存储发送和接收的消息，是一个用户可定义的通用结构，形态如下：

struct msgbuf
{long mtype; //消息类型，必须大于0char mtext[1];//消息文本 
};

type：消息类型

type = 0	返回队列中的第一个消息
type >0	返回队列中消息类型为 type 的第一个消息
type< 0	返回队列中消息类型值小于或等于 type 绝对值的消息，如果有多个，则取类型值最小的消息

可以看出，type值非 0 时用于以非先进先出次序读消息。也可以把 type 看做优先级的权值。

size：数据的长度

flag：0,表示忽略，表示进程将被阻塞直到函数可以从队列中得到符合条件的消息为止；（还有许多，此处省略）

代码展示

get.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>struct msgbuf
{long mtype;char mtext[128];
};int main()
{int msgId;//创建消息队列IDstruct msgbuf readBuf;//定义一个读取数据的结构体msgId = msgget(1234,IPC_CREAT|0777);//在内核中打开或建立键值为1234的，权限为0777的消息队列if(msgId == -1)//如果创建失败则执行下面代码{printf("create queue failed\n");}msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),888,0);//从队列中获取888类型的数据并存放到结构体的mtext中，如果队列中未出现888类型的数据，则程序阻塞在这里，这里的888需要与写入队列类型数据一致printf("read from queue:%s\n",readBuf.mtext);struct msgbuf sendBuf = {999,"thank you for reach\n"};//读取完毕后将字符串内容写入到999类型的数据中，这里的999类型需要与读取的类型数据一致msgsnd(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);//将上一行的结构体数据写入1234消息队列中return 0;
}

send.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>struct msgbuf
{long mtype;char mtext[128];
};int main()
{int msgId;struct msgbuf sendBuf = {888,"this is message from queue\n"};//将字符串内容写入到888类型的数据中，这里的888类型需要与读取的类型数据一致struct msgbuf readBuf;msgId = msgget(1234,IPC_CREAT|0777);if(msgId == -1){printf("create queue failed\n");}msgsnd(msgId,&sendBuf,strlen(sendBuf.mtext),0);//将结构体内容写入到1234消息队列中msgrcv(msgId,&readBuf,sizeof(readBuf.mtext),999,0);//写入之后从队列中获取999类型的数据并存放到结构体的mtext中，如果队列中未出现999类型的数据，则程序阻塞在这里，这里的999需要与写入队列类型数据一致printf("return form queue:%s\n",readBuf.mtext);return 0;
}

运行get.c，创建并打开键值为1234的消息队列，但此时表现为堵塞状态，因为队列里没有888类型的数据

运行send.c，创建并打开键值为1234的消息队列，往队列里写入888类型的数据，此时接收端会接受到写入端写入消息队列的数据并将其读取，同时让接收端往队列里写入999类型的数据，让写入段接受999类型的数据并读取