基于网络的通信

共享内存

消息中间件

进程间管道

文件系统

远程过程调用（RPC）

HTTP/REST API

分布式缓存（如Redis、Memcached）

基于网络的通信

TCP：

通过网络协议（TCP）建立连接，允许进程间通过IP地址和端口进行通信。适用于本地或远程进程间通信，支持跨平台。

• TCP服务器端：

  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
  Socket clientSocket = serverSocket.accept();
  BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
  PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
  String message = in.readLine();
  out.println("收到消息：" + message);
  

• TCP客户端

  Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
  PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
  BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
  out.println("Hello IPC!");
  String response = in.readLine();
  System.out.println("服务器回复：" + response);
  

• 优缺点

  • 优点：跨平台、灵活、支持远距离通信。
  • 缺点：需要处理网络延迟、连接管理，且没有内置的序列化支持。

UDP：

通过UDP多播协议向一组进程发送消息，适合广播场景

• 多播服务器端：

  MulticastSocket socket = new MulticastSocket(4446);
  InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1");
  socket.joinGroup(group);
  byte[] buffer = new byte[1024];
  DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
  socket.receive(packet);
  String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
  System.out.println("收到消息：" + message);
  

• 多播客户端

  MulticastSocket socket = new MulticastSocket();
  InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1");
  socket.send(new DatagramPacket("Multicast消息".getBytes(), "Multicast消息".length(), group, 4446));
  

• 优缺点

  • 优点：适合广播式通信，无需建立连接。
  • 缺点：无可靠传输保证（UDP），需自己处理数据丢失。

共享内存

内存映射文件：

通过FileChannel的map()方法将文件映射到内存，多个进程可读写同一文件实现共享。

• 优缺点
  • 优点：高效，适合大量数据传输。
  • 缺点：需手动处理同步问题，依赖文件系统，跨平台兼容性有限

// 写入端
FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("shared.dat"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE);
MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);
buffer.put("共享内存数据".getBytes());

// 读取端
FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("shared.dat"), StandardOpenOption.READ);
MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, 1024);
String data = new String(buffer.array());
System.out.println("读取到数据：" + data);

共享内存库：

通过本地库（如POSIX共享内存）实现更直接的内存共享。但是开发复杂，跨平台支持差。

消息中间件

JMS（Java Message Service）：

基于消息队列的标准接口，支持多种消息模式（点对点、发布-订阅）

• 优缺点
  • 优点：可靠的异步通信，支持持久化。
  • 缺点：需要依赖消息中间件服务（如ActiveMQ、RabbitMQ）。

Redis：

利用Redis的发布-订阅或键值存储功能传递消息。

// 发布消息
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
jedis.publish("channel:ipc", "Redis消息");

// 订阅消息
jedis.subscribe(new JedisPubSub() {
  @Override
  public void onMessage(String channel, String message) {
    System.out.println("收到消息：" + message);
  }
}, "channel:ipc");

• 优缺点
  • 优点：分布式支持，灵活的消息模式。
  • 缺点：需要依赖Redis服务。

进程间管道

匿名管道（Anonymous Pipe）：

通过ProcessBuilder启动子进程，使用输入/输出流通信。

• 优缺点
  • 优点：简单易用，适合父子进程通信。
  • 缺点：仅限有亲缘关系的进程，且单向通信。

// 父进程
ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("java", "ChildProcess");
Process child = pb.start();
OutputStream os = child.getOutputStream();
os.write("父进程发送的消息".getBytes());
os.flush();

// 子进程（ChildProcess类）
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String message = reader.readLine();
System.out.println("子进程收到：" + message);

命名管道（FIFO）：

通过操作系统提供的命名管道文件实现无亲缘关系进程通信。

• 实现方式（Linux/Unix）：

  mkfifo /tmp/ipc.fifo  # 创建命名管道文件
  

• 写入端

  FileOutputStream out = new FileOutputStream("/tmp/ipc.fifo");
  out.write("FIFO消息".getBytes());
  

• 读取端：

  FileInputStream in = new FileInputStream("/tmp/ipc.fifo");
  BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
  String message = reader.readLine();
  

• 优缺点

  • 优点：本地高效，无需网络。
  • 缺点：依赖操作系统，需处理阻塞问题。

文件系统

共享文件

多个进程读写同一文件，需自行处理数据同步和锁机制。

// 写入数据
try (FileWriter writer = new FileWriter("shared.txt", true)) {
  writer.write("新数据\n");
}

// 读取数据
try (FileReader reader = new FileReader("shared.txt")) {
  int i;
  while ((i = reader.read()) != -1) {
    System.out.print((char) i);
  }
}

• 优缺点
  • 优点：简单，无需额外组件。
  • 缺点：效率低，同步困难，易引发竞争条件。

数据库表

多个进程通过共享数据库表交换数据（如MySQL、PostgreSQL）。

// 写入数据
Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/db", "user", "pass");
PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO messages (content) VALUES (?)");
stmt.setString(1, "数据库消息");
stmt.executeUpdate();

// 读取数据
Statement stmt = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM messages");
while (rs.next()) {
  System.out.println("消息内容：" + rs.getString("content"));
}

• 优缺点
  • 优点：支持事务和持久化。
  • 缺点：性能开销较大，适合数据量不大的场景。

远程过程调用（RPC）

RMI（Remote Method Invocation）

通过远程对象调用实现请求-响应模式，进程间可像调用本地方法一样交互

• 实现步骤

  1. 定义远程接口并实现。
  2. 启动RMI注册中心。
  3. 绑定远程对象到注册中心。
  4. 客户端查找并调用对象。

• 远程接口：

  public interface Calculator extends Remote {
    int add(int a, int b) throws RemoteException;
  }
  

• 服务端：

  CalculatorImpl calc = new CalculatorImpl();
  LocateRegistry.createRegistry(1099);
  Naming.bind("rmi://localhost:1099/Calculator", calc);
  

• 客户端：

  Calculator calc = (Calculator) Naming.lookup("rmi://localhost:1099/Calculator");
  System.out.println("结果：" + calc.add(3, 5));
  

• 优缺点

  • 优点：直观易用，支持跨进程和跨网络。
  • 缺点：配置复杂，性能较低，需处理序列化兼容性。

HTTP/REST API

通过HTTP协议发送请求和接收响应，适合微服务架构。使用Spring Boot：

• 服务端

@RestController
public class ServerController {
  @GetMapping("/add")
  public int add(@RequestParam int a, @RequestParam int b) {
    return a + b;
  }
}

• 客户端（使用HttpClient）

  HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
  HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("http://localhost:8080/add?a=3&b=5"))
    .build();
  HttpResponse<String> response = client.send(request, BodyHandlers.ofString());

分布式缓存（如Redis、Memcached）

通过缓存服务器存储和获取数据，实现进程间共享。

Redis的键值通信

// 写入缓存
Jedis jedis = new Jedis("localhost");
jedis.set("key", "value");

// 读取缓存
String value = jedis.get("key");
System.out.println("读取到：" + value);

利用restTemplate

使用restTemplate调用远程服务的URL，也可实现不同进程间的调用

• SpringBoot中注入restTemplate

  @Bean
  @LoadBalanced
  public RestTemplate restTemplate() {
      return new RestTemplate();
  }
  

• 调用exchange()方法

  restTemplate.exchange(URI url, HttpMethod method, @Nullable HttpEntity<?> requestEntity, Class<T> responseType)
  

  • URI url:访问的URL

  • HttpMethod method：http请求的方法；

  • @Nullable HttpEntity<?> requestEntity：请求实例

    • 可添加请求头和请求体

      HttpEntity(@Nullable T body, @Nullable MultiValueMap<String, String> headers)
      

      请求头中可增加身份验证的token；

  • Class responseType：返回对象类型；