共享内存初窥

春节后上班状态不是最佳故借此机会倒腾下武林中失传已经的神功！共享内存。
     内存映射文件究竟是个什么？按照网上的定义：

             内存映射文件，是由一个文件到一块内存的映射。Win32提供了允许应用程序把文件映射到一个进程的函数 (CreateFileMapping)。内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射。使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。

   基本概述

                文件操作是应用程序最为基本的功能之一，Win32 API和MFC均提供有支持文件处理的函数和类，常用的有Win32 API的CreateFile（）、WriteFile（）、ReadFile（）和MFC提供的CFile类等。一般来说，以上这些函数可以满足大多数场合的要求，但是对于某些特殊应用领域所需要的动辄几十GB、几百GB、乃至几TB的海量存储，再以通常的文件处理方法进行处理显然是行不通的。对于上述这种大文件的操作一般是以内存映射文件的方式来加以处理的。

                内存映射文件是由一个文件到进程地址空间的映射。Win32中，每个进程有自己的地址空间，一个进程不能轻易地访问另一个进程地址空间中的数据，所以不能像16位Windows那样做。Win32系统允许多个进程（运行在同一计算机上）使用内存映射文件来共享数据。实际上，其他共享和传送数据的技术，诸如使用SendMessage或者PostMessage，都在内部使用了内存映射文件。

Windows对内存映射文件提供的API如下图中右部所示：

                                       

 

文件数据共享

这种数据共享是让两个或多个进程映射同一文件映射对象的视图，即它们在共享同一物理存储页。这样，当一个进程向内存映射文件的一个视图写入数据时，其他的进程立即在自己的视图中看到变化。注意，对文件映射对象要使用同一名字。

访问方法

这样，文件内的数据就可以用内存读/写指令来访问，而不是用ReadFile和WriteFile这样的I/O系统函数，从而提高了文件存取速度。

 

适用范围

这种函数最适用于需要读取文件并且对文件内包含的信息做语法分析的应用程序，如：对输入文件进行语法分析的彩色语法编辑器，编译器等。

把文件映射后进行读和分析，能让应用程序使用内存操作来操纵文件，而不必在文件里来回地读、写、移动文件指针。

应用

有些操作，如放弃“读”一个字符，在以前是相当复杂的，用户需要处理缓冲区的刷新问题。在引入了映射文件之后，就简单的多了。应用程序要做的只是使指针减少一个值。

映射文件的另一个重要应用就是用来支持永久命名的共享内存。要在两个应用程序之间共享内存，可以在一个应用程序中创建一个文件并映射之，然后另一个应用程序可以通过打开和映射此文件把它作为共享的内存来使用。VC++使用内存映射文件处理大文件

 

内存文件

                 内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，只是内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而非系统的页文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射，就如同将整个文件从磁盘加载到内存 。由此可以看出，使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，这意味着在对文件进行处理时将不必再为文件申请并分配缓存，所有的文件缓存操作均由系统直接管理，由于取消了将文件数据加载到内存、数据从内存到文件的回写以及释放内存块等步骤，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。另外，实际工程中的系统往往需要在多个进程之间共享数据，如果数据量小，处理方法是灵活多变的，如果共享数据容量巨大，那么就需要借助于内存映射文件来进行。实际上，内存映射文件正是解决本地多个进程间数据共享的最有效方法。

内存映射文件并不是简单的文件I/O操作，实际用到了Windows的核心编程技术--内存管理。所以，如果想对内存映射文件有更深刻的认识，必须对Windows操作系统的内存管理机制有清楚的认识，下面给出使用内存映射文件的一般方法：

首先要通过CreateFile（）函数来创建或打开一个文件内核对象，这个对象标识了磁盘上将要用作内存映射文件的文件。在用CreateFile（）将文件映像在物理存储器的位置通告给操作系统后，只指定了映像文件的路径，映像的长度还没有指定。为了指定文件映射对象需要多大的物理存储空间还需要通过CreateFileMapping（）函数来创建一个文件映射内核对象以告诉系统文件的尺寸以及访问文件的方式。在创建了文件映射对象后，还必须为文件数据保留一个地址空间区域，并把文件数据作为映射到该区域的物理存储器进行提交。由MapViewOfFile（）函数负责通过系统的管理而将文件映射对象的全部或部分映射到进程地址空间。此时，对内存映射文件的使用和处理同通常加载到内存中的文件数据的处理方式基本一样，在完成了对内存映射文件的使用时，还要通过一系列的操作完成对其的清除和使用过资源的释放。这部分相对比较简单，可以通过UnmapViewOfFile（）完成从进程的地址空间撤消文件数据的映像、通过CloseHandle（）关闭前面创建的文件映射对象和文件对象。

C# 实现：  三个app1  app2  app3     app1负责写入数据  app2,app3 负责读取   

//App1负责写数据
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            long capacity = 1 << 10 << 10;
            //创建或者打开共享内存
            using (var mmf = MemoryMappedFile.CreateOrOpen("testMmf", capacity, MemoryMappedFileAccess.ReadWrite))
            {
                //通过MemoryMappedFile的CreateViewAccssor方法获得共享内存的访问器
                var viewAccessor = mmf.CreateViewAccessor(0, capacity);
                //循环写入，使在这个进程中可以向共享内存中写入不同的字符串值
                while (true)
                {
                    Console.WriteLine("请输入一行要写入共享内存的文字：");
                    string input = Console.ReadLine();
                    //向共享内存开始位置写入字符串的长度
                    viewAccessor.Write(0, input.Length);
                    //向共享内存4位置写入字符
                    viewAccessor.WriteArray<char>(4, input.ToArray(), 0, input.Length);
                }
            }
        }
    }
}

//App2读数据
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            long capacity = 1 << 10 << 10;
            using (var mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("testMmf"))
            {
                MemoryMappedViewAccessor viewAccessor = mmf.CreateViewAccessor(0, capacity);
                //循环刷新共享内存字符串的值
                while (true)
                {
                    //读取字符长度
                    int strLength = viewAccessor.ReadInt32(0);
                    char[] charsInMMf = new char[strLength];
                    //读取字符
                    viewAccessor.ReadArray<char>(4, charsInMMf, 0, strLength);
                    Console.Clear();
                    Console.Write(charsInMMf);
                    Console.Write("\r");
                    Thread.Sleep(2000);
                }
            }
        }
    }
}

//App3 读数据
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp3
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            long capacity = 1 << 10 << 10;
            //打开共享内存
            using (var mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("testMmf"))
            {
                //使用CreateViewStream方法返回stream实例
                using (var mmViewStream = mmf.CreateViewStream(0, capacity))
                {
                    //这里要制定Unicode编码否则会出问题
                    using (BinaryReader rdr = new BinaryReader(mmViewStream, Encoding.Unicode))
                    {
                        while (true)
                        {
                            mmViewStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                            int length = rdr.ReadInt32();
                            char[] chars = rdr.ReadChars(length);
                            Console.Write(chars);
                            Console.Write("\r");
                            System.Threading.Thread.Sleep(2000);
                            Console.Clear();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

 

   以上来自网络Demo ，经过测试可以跑起来。如果要用在大规模生产还是有很大差距的需要好好改造，小规模生产用参考   https://www.cnblogs.com/LiMin/p/3403863.html  是我2013年时候小规模的产线使用 ”共享内存“
   本次仅作为介绍。后续有机会深入给出，