Windows Mobile使用Shared Memory(共用記憶體)進行IPC(處理序間通訊)的開發

背景

在Unix-like系統進行IPC(Inter-process communication)通訊，Shared memory是效率最高的，我稱之為IPC的王中王。

 

簡介

本文講述在Windows Mobile和Windows Embedded CE下如何使用Shared Memory(共用記憶體)進行IPC(處理序間通訊)。示範如何使用Shared Memory共用資料，使用Named Event喚醒其他進程和使用Named Mutex去為共用資料加鎖。

 

主要IPC的方法

在Windows Mobile和Windows Embedded CE系統下，主要的IPC方法有以下幾種。

方法	通知	資料存放區	資料大小
Named events	間接	N/A	N/A
Windows messages	間接	在Message中	很小，只能傳輸Integer或者使用COPYDATASTRUCT 傳輸對象
Point-to-point message queues	間接	在Message中	小型，存在boxing和unboxing問題
MSMQ	直接	在Message中	小型，存在boxing和unboxing問題
TCP sockets	直接	直接發送流(stream)	中度
Memory mapped files	N/A	mapped file	中度
Registry	N/A	註冊表	中度
File system	N/A	檔案	大型
Database	N/A	資料庫	大型
WCF	N/A	WCF訊息	中度

上述表格參考了Interprocess Communication with the .NET Compact Framework 1.0

 

關於上述的IPC的方法，沒有那個最好，選擇的時候需要根據具體需求來決定。這篇文章主要關注Named events和Shared Memory。 我之前也寫過關於其他IPC方法的文章，可以參考如下：

Windows Message

.NET Compact Framework下的處理序間通訊之Windows Message

 

MSMQ

WinCe和Windows Mobile下的MSMQ安裝

.NET Compact Framework下的處理序間通訊之MSMQ開發

 

Registry

.NET Compact Framework下註冊表匯出工具的開發

 

File System

Windows Mobile和Wince下使用TinyXML進行Native C++的開發

 

Database

.NET Compact Framework下SQL CE的使用 （實現了SqlCeHepler的封裝SqlCeHepler的測試類別，見.NET Compact Framework下的單元測試）

Windows Mobile下Native C++訪問SqlCe的封裝

SQL Server Express和SQL Server Compact的應用

.NET Campact Framework下SQL CE相容性問題

Windows Mobile下訪問Sqlite的Native C++封裝

如何壓縮SQLite的資料檔案

 

還有Point-to-point message queues, TCP sockets等等一部分主題沒有寫，如果有人希望我總結出來，請留言，我後續會補充進去。

 

Shared Memory的實現

實現的代碼主要參考了OpenNETCF的Smart Device Framework。

三個關鍵的類

MemoryMappedFile用於封裝共用記憶體，在Windows Embedded CE下的共用記憶體是一個Memory Mapped File，也就是一個記憶體對應檔，在所有進程的都可以訪問的記憶體中對應檔，操作該共用記憶體就類似於磁碟物理檔案。所以繼承於Stream，通過流來讀寫。

NamedMutex是進程層級的鎖，在Native C++一般使用CRITICAL_SECTION做鎖，而在.NET Compact Framework會使用monitor，微軟已經把monitor封裝到lock關鍵字中了，注意這個lock不是函數，是C#語言內嵌關鍵字。lock和Monitor等價。

關於lock和CRITICAL_SECTION的使用請參考下面文章。

Windows Mobile使用.NET Compact Framework開發多線程程式

Windows Mobile使用Native C++開發多線程程式

那麼，既然有了lock和CRITICAL_SECTION為什麼還需要Mutex呢，從效能來說Mutex的效率比Monitor也就是lock要低，所以我一般會使用lock而不是Mutex，但是lock不能支援跨進程加鎖，所以在這個case，我使用了Mutex。

.NET Compact Framework本身就提供了一個Mutex的類，可惜只是支援無名Mutex。Mutex分為命名Mutex和無名Mutex，無名的Mutex只能在同一個進程內部使用，不能跨進程使用，所以這裡封裝了個NamedMutex來支援命名Mutex，從而支援跨進程的鎖操作。

EventWaitHandle是通知Event。.NET Compact Framework本身封裝了AutoResetEvent和ManualResetEvent，但是他們都不支援跨進程，所以封裝了EventWaitHandle來實現跨進程的Event通知。

 

SharedMemoryWriter

SharedMemoryWriter負責往共用記憶體寫資料。

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();
}

產生系統唯一命名的共用記憶體，在這個例子中使用了SharedMemoryBlock。每次寫共用記憶體的時候都通過Named Mutex對該記憶體加鎖。當寫完畢後通過Named Event通知SharedMemoryReader(讀共用記憶體)的進程。

 

SharedMemoryReader

SharedMemoryReader負責讀取共用記憶體的資料。

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();
}

開啟同樣名字(SharedMemoryBlock)的共用記憶體，這個進程會掛起直到收到Named Event的訊息，每次讀取的時候都需要使用Named Mutex來加鎖。

 

原始碼：http://files.cnblogs.com/procoder/SharedMemoryDemo.rar

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