Windows Mobile使用Shared Memory(共享内存)进行IPC(进程间通信)的开发

背景

在Unix-like系统进行IPC(Inter-process communication)通信，Shared memory是效率最高的，我称之为IPC的王中王。

 

简介

本文讲述在Windows Mobile和Windows Embedded CE下如何使用Shared Memory(共享内存)进行IPC(进程间通信)。演示如何使用Shared Memory共享数据，使用Named Event唤醒其他进程和使用Named Mutex去为共享数据加锁。

 

主要IPC的方法

在Windows Mobile和Windows Embedded CE系统下，主要的IPC方法有以下几种。

方法	通知	数据存储	数据大小
Named events	间接	N/A	N/A
Windows messages	间接	在Message中	很小，只能传输Integer或者使用COPYDATASTRUCT 传输对象
Point-to-point message queues	间接	在Message中	小型，存在boxing和unboxing问题
MSMQ	直接	在Message中	小型，存在boxing和unboxing问题
TCP sockets	直接	直接发送流(stream)	中度
Memory mapped files	N/A	mapped file	中度
Registry	N/A	注册表	中度
File system	N/A	文件	大型
Database	N/A	数据库	大型
WCF	N/A	WCF消息	中度

上述表格参考了Interprocess Communication with the .NET Compact Framework 1.0

 

关于上述的IPC的方法，没有那个最好，选择的时候需要根据具体需求来决定。这篇文章主要关注Named events和Shared Memory。 我之前也写过关于其他IPC方法的文章，可以参考如下：

Windows Message

.NET Compact Framework下的进程间通信之Windows Message

 

MSMQ

WinCe和Windows Mobile下的MSMQ安装

.NET Compact Framework下的进程间通信之MSMQ开发

 

Registry

.NET Compact Framework下注册表导出工具的开发

 

File System

Windows Mobile和Wince下使用TinyXML进行Native C++的开发

 

Database

.NET Compact Framework下SQL CE的使用 （实现了SqlCeHepler的封装SqlCeHepler的测试类，见.NET Compact Framework下的单元测试）

Windows Mobile下Native C++访问SqlCe的封装

SQL Server Express和SQL Server Compact的应用

.NET Campact Framework下SQL CE兼容性问题

Windows Mobile下访问Sqlite的Native C++封装

如何压缩SQLite的数据文件

 

还有Point-to-point message queues, TCP sockets等等一部分主题没有写，如果有人希望我总结出来，请留言，我后续会补充进去。

 

Shared Memory的实现

实现的代码主要参考了OpenNETCF的Smart Device Framework。

三个关键的类

MemoryMappedFile用于封装共享内存，在Windows Embedded CE下的共享内存是一个Memory Mapped File，也就是一个内存映射文件，在所有进程的都可以访问的内存中映射文件，操作该共享内存就类似于磁盘物理文件。所以继承于Stream，通过流来读写。

NamedMutex是进程级别的锁，在Native C++一般使用CRITICAL_SECTION做锁，而在.NET Compact Framework会使用monitor，微软已经把monitor封装到lock关键字中了，注意这个lock不是函数，是C#语言内嵌关键字。lock和Monitor等价。

关于lock和CRITICAL_SECTION的使用请参考下面文章。

Windows Mobile使用.NET Compact Framework开发多线程程序

Windows Mobile使用Native C++开发多线程程序

那么，既然有了lock和CRITICAL_SECTION为什么还需要Mutex呢，从性能来说Mutex的效率比Monitor也就是lock要低，所以我一般会使用lock而不是Mutex，但是lock不能支持跨进程加锁，所以在这个case，我使用了Mutex。

.NET Compact Framework本身就提供了一个Mutex的类，可惜只是支持无名Mutex。Mutex分为命名Mutex和无名Mutex，无名的Mutex只能在同一个进程内部使用，不能跨进程使用，所以这里封装了个NamedMutex来支持命名Mutex，从而支持跨进程的锁操作。

EventWaitHandle是通知Event。.NET Compact Framework本身封装了AutoResetEvent和ManualResetEvent，但是他们都不支持跨进程，所以封装了EventWaitHandle来实现跨进程的Event通知。

 

SharedMemoryWriter

SharedMemoryWriter负责往共享内存写数据。

private void StartSharedMemoryWriting()
{
    MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.CreateInMemoryMap("SharedMemoryBlock");
    int i = 100;
    while (started)
    {
        string s = "SharedMemory:" + i.ToString();
        UpdateMessageList(s);
        byte[] dataBuffer = System.Text.ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(s);
        
        // Wait until it is safe to enter.
        mutex.WaitOne();
        try
        {
            mmf.Position = 0;
            mmf.Write(dataBuffer, 0, dataBuffer.Length);
        }
        finally
        {
            // Release the Mutex.
            mutex.ReleaseMutex();
        }
        // Raise the event
        namedEvent.Set();

        ++i;
        if (i > 999)
        {
            i = 100;
        }
        System.Threading.Thread.Sleep(500);
    }
    mmf.Close();
}

生成系统唯一命名的共享内存，在这个例子中使用了SharedMemoryBlock。每次写共享内存的时候都通过Named Mutex对该内存加锁。当写完毕后通过Named Event通知SharedMemoryReader(读共享内存)的进程。

 

SharedMemoryReader

SharedMemoryReader负责读取共享内存的数据。

private void StartSharedMemoryReading()
{
    MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.CreateInMemoryMap("SharedMemoryBlock");
    byte[] dataBuffer = new byte[1024];
    while (started)
    {
        if (namedEvent.WaitOne())
        {
            if (!started)
            {
                break;
            }
            namedEvent.Reset();
            
            // Wait until it is safe to enter.
            if (mutex.WaitOne())
            {
                try
                {
                    mmf.Position = 0;
                    mmf.Read(dataBuffer, 0, 50);
                }
                finally
                {
                    // Release the Mutex.
                    mutex.ReleaseMutex();
                }
            }
            string s = System.Text.ASCIIEncoding.ASCII.GetString(dataBuffer, 0, 50);
            UpdateMessageList(s);
        }
    }
    mmf.Close();
}

打开同样名字(SharedMemoryBlock)的共享内存，这个进程会挂起直到收到Named Event的消息，每次读取的时候都需要使用Named Mutex来加锁。

 

源代码：https://files.cnblogs.com/procoder/SharedMemoryDemo.rar

环境： Windows Mobile 5 PPC + .NET Compact Framework 2.0