macOS跨进程通信: FIFO(有名管道) 创建实例

一： 简介

在类linux系统中管道分为有名管道和匿名管道。两者都能单方向的跨进程通信。

• 匿名管道（pipe）: 必须是父子进程之间，而且子进程只能由父进程fork() 出来的，才能继承父进程的管道句柄，一般mac 开发用的很少。
• 有名管道（fifo）又叫命名管道: 可以在同一台机器，没有关系的进程间通信。 其本质是本地创建一个文件，然后使用其路径作为纽带。 open后再内核空间产生管道，不同进程之间分别连接管道的读和写的端口进行通信。

这里主要针对有名管道进行研究。

二：主要函数

以下函数在macOS 和 Linux 下均适用。 Windows不行，其创建的关键函数是：CreateNamedPipe(...)

1. int mkfifo(const char *, mode_t);

第一个参数是路径，可以放在tmp路径下，比如const char *fifoName = "/tmp/com.jimbo.fifo";
mode_t代表赋予的权限，测试用0777就可以了。

---

运行 ls -la /tmp/ 下，明显存在我们创建的管道文件。

有名管道会在 在第一列将会显示类型 s

这里还有其他类型的文件。其中p表示命名管道文件，d表示目录文件，l表示符号连接文件，-表示普通文件，s表示socket文件，c表示字符设备文件，b表示块设备文件。

2. int open(const char *, int, ...)

• 返回值为，打开的管道的操作句柄，读写都需要它
• 第一个参数是路径，同上
• 第二个参数为打开模式：

#define O_RDONLY        0x0000          /* open for reading only */ 只读
#define O_WRONLY        0x0001          /* open for writing only */ 只写
#define O_NONBLOCK      0x00000004      /* no delay */				不阻塞
...

demo主要使用上面三种模式，

• 发送端使用O_WRONLY
• 接收端使用O_WRONLY
• O_NONBLOCK代表open文件的时候，这个方法是否需要阻塞，默认不传是阻塞的.

3. ssize_t read(int, void *, size_t)

往管道读取数据。常规操作，传入open后的返回句柄，和字符串地址和最大长度

4. ssize_t write(int __fd, const void * __buf, size_t __nbyte)

往管道写入数据。常规操作，传入open后的返回句柄，和字符串地址和字符串长度

三：demo代码

如下图，创建了两个app，分别为发送端（写数据）和接收端（读数据）。

macOS App 来说貌似需要双方都是 非沙盒的才行。 不然文件访问不了。

1. 发送端主要逻辑

• 主要创建了mkfifo一个管道

• 创建了子进程

• open() 阻塞式的等子进程打开管道文件

• 上一步阻塞过了后，点击writeMsg往管道中写入消息。

主要代码： ViewController.mm 文件代码

//发送端
#import "ViewController.h"
#include <sys/unistd.h>
#include <sys/stat.h>

static const char *fifoName = "/tmp/com.jimbo.fifo";

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self.view.window setTitle:@"Main window"];
    int ret = 0;
    if (access(fifoName, F_OK) == -1) {
        //管道不存在，创建一个新的
        ret = mkfifo(fifoName, 0777);
        if (ret != 0) {
            NSLog(@"mkfifo failed! ret:%i", ret);
            return;
        }
    }
    
    //启动子进程
    NSString *subAppp = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"PipeApp_Sub" ofType:@"app"];
    subAppp = [NSString stringWithFormat:@"%@/Contents/MacOS/PipeApp_Sub", subAppp];
    NSTask *task = [[NSTask alloc] init];
    [task setLaunchPath:subAppp];
    NSError *error;
    [task launchAndReturnError:&error];
    
    //阻塞监听子进程打开 读端。
    self.writePipeID =  open(fifoName,O_WRONLY);
    printf("open fd:%i\n", self.writePipeID);
    if(self.writePipeID<0){
        perror("writer open err");
        return ;
    }
}

- (IBAction)writeMsg:(id)sender {
    //往管道发送消息，消息为ui的文本框的数据
    const char *text = [self.textLabel.stringValue UTF8String];
    ssize_t writeSize =  write(self.writePipeID, text, strlen(text)+1);
    NSLog(@"write succed size:%zi", writeSize);
}

2. 接收端主要逻辑

• 收到非阻塞的O_NONBLOCK 打开只读管道，（打开后发送端的阻塞会通过）

• 等到发送端发送了数据后。。。

• 点击接收数据的按钮receiveMsg, read()函数读取管道中的数据，并显示在ui的textView中

//接收端
#import "ViewController.h"
#include <sys/stat.h>

@interface ViewController()
@property (nonatomic, assign) int pipeReadID;
@property (unsafe_unretained) IBOutlet NSTextView *textView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    const char *fifoName = "/tmp/com.jimbo.fifo";
    // 由于是ui 主线程，所以选择了 非阻塞式的打开 管道
    self.pipeReadID = open(fifoName, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    if (self.pipeReadID < 0) {
        NSLog(@"open 失败了");
        self.textView.string = @"open 失败了";
    } else {
        self.textView.string = @"点击接收按钮，接收数据";
    }
}

- (IBAction)receiveMsg:(id)sender {
    
    size_t n;
    char line[PIPE_BUF+1];
    n = read(self.pipeReadID, line, PIPE_BUF);
    NSLog(@"count:%zu get msg: %s", n ,line);
    if (n > PIPE_BUF || n < 0) {
        return;
    }
    self.textView.string = [NSString stringWithFormat:@"收到的数据:%@", [[NSString alloc] initWithBytes:line length:n encoding:NSUTF8StringEncoding]];
}

- (void)dealloc {
    close(self.pipeReadID);
}

@end