Знакомимся с вариантами межпроцессных взаимодействий
Что такое межпроцессное взаимодействие(ipc)?
IPC (Inter-Process Communication, межпроцессное взаимодействие) — это набор механизмов и протоколов, которые позволяют различным процессам (запущенным программам или потокам выполнения в рамках операционной системы) обмениваться данными и сигналами.
Существует множество различных методов и технологий IPC, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и области применения https://learn.microsoft.com/ru-ru/windows/win32/ipc/interprocess-communications
Давайте разберем несколько вариантов.
Вариант 1: Использование буфера обмена для ipc
Название говорит само за себя, представим, что у нас два приложения на Forms(как раз в Windows.Forms есть доступ к буферу обмена(есть и альтернативный вариант, но не будем погружаться в детали .NET)), первое отправляет сообщение, второе - принимает.
using System.Windows.Forms;
public class ClipboardSender
{
public static void SendToClipboard(string text)
{
Clipboard.SetText(text);
}
}
using System.Windows.Forms;
public class ClipboardReceiver
{
public static string ReceiveFromClipboard()
{
string text = Clipboard.GetText();
return text;
}
}
Казалось бы, задача решена, но какой ценой?
- Буфер обмена общедоступен для всех приложений на пользовательской машине, что может представлять угрозу безопасности.
- Буфер обмена не является надежным каналом IPC, поскольку данные в нем могут быть перезаписаны другими приложениями.
- Буфер обмена лучше всего подходит для передачи небольших объемов данных, таких как текст или изображения.
Конечно нам такое не подходит.
Вариант 2: Socket
Создадим сокет, используя AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream для ориентированного на соединение потока данных и ProtocolType.Tcp для использования протокола TCP. Далее привяжем сокет к локальному адресу и порту: Используя IPEndPoint, сокет привязывается к локальному IP-адресу (127.0.0.1) и порту (11000). Далее будем ждать подключения. После установления соединения сервер читает входящие данные в цикле до тех пор, пока не обнаружит специальную последовательность символов
<EOF>
Код проекта, принимающего сообщения
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
class Receiver
{
static void Main(string[] args)
{
var listener = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
var localEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, 11000);
listener.Bind(localEndPoint);
listener.Listen(10);
Console.WriteLine("Waiting for a connection...");
var handler = listener.Accept();
string data = null;
byte[] bytes = null;
while (true)
{
bytes = new byte[1024];
int bytesRec = handler.Receive(bytes);
data += Encoding.ASCII.GetString(bytes, 0, bytesRec);
if (data.IndexOf("<EOF>") > -1)
{
break;
}
}
Console.WriteLine("Text received : {0}", data);
handler.Shutdown(SocketShutdown.Both);
handler.Close();
Console.WriteLine("\nPress ENTER to continue...");
Console.ReadLine();
}
}
Аналогично серверу, клиент создает сокет для TCP-соединения. Подключается к серверу и отправим сообщение.
Код проекта, отправляющего сообщения
using System;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
namespace Sender
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
byte[] bytes = new byte[1024];
try
{
var sender = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
var remoteEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, 11000);
sender.Connect(remoteEndPoint);
Console.WriteLine("Socket connected to {0}", sender.RemoteEndPoint.ToString());
string message = "This is a test message from the sender.<EOF>";
byte[] msg = Encoding.ASCII.GetBytes(message);
int bytesSent = sender.Send(msg);
sender.Shutdown(SocketShutdown.Both);
sender.Close();
}
catch (ArgumentNullException ane)
{
Console.WriteLine("ArgumentNullException : {0}", ane.ToString());
}
catch (SocketException se)
{
Console.WriteLine("SocketException : {0}", se.ToString());
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("Unexpected exception : {0}", e.ToString());
}
Console.WriteLine("\n Press any key to continue...");
Console.ReadKey();
}
}
}
Результат
Вариант 3 System.IO.Pipes
System.IO.Pipelines — это библиотека в .NET, предоставляющая высокоуровневый API для обработки потоков данных с использованием концепции “каналов” (pipelines). Она разработана для облегчения работы с потоковыми данными таким образом, чтобы минимизировать количество аллокаций памяти и копирования данных.
Создадим консольное приложение на .net 5, отправителя сообщений с позывным Baba.
using System;
using System.IO;
using System.IO.Pipes;
using System.Threading.Tasks;
namespace PipeBaba
{
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
var pipeServer = new NamedPipeServerStream("KekePipe", PipeDirection.Out);
while (true)
{
Console.WriteLine("Enter a message for Keke.");
var message = Console.ReadLine();
if (message == "exit") break;
await EnterMessage(message, pipeServer);
}
Console.Read();
return;
}
private async static Task<bool> EnterMessage(string message, NamedPipeServerStream pipeServer)
{
try
{
await pipeServer.WaitForConnectionAsync();
var sw = new StreamWriter(pipeServer);
sw.AutoFlush = true;
sw.WriteLine(message);
}
catch (IOException e)
{
Console.WriteLine(e);
}
finally
{
Console.WriteLine("Message is sended.");
pipeServer.Disconnect();
}
return true;
}
}
}
А так же получателя Keke.
using System;
using System.IO;
using System.IO.Pipes;
using System.Threading.Tasks;
namespace PipeKeke
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Start listening...");
var listener = Task.Factory.StartNew(ListenMessagesFromBaba);
Console.ReadLine();
}
public static async Task ListenMessagesFromBaba()
{
while (true)
{
await using var pipeClient = new NamedPipeClientStream(".", "KekePipe", PipeDirection.In);
await pipeClient.ConnectAsync();
using var sr = new StreamReader(pipeClient);
var message = await sr.ReadLineAsync();
if (string.IsNullOrEmpty(message))
{
await Task.Delay(1000);
continue;
}
Console.WriteLine("Message:" + message);
await Task.Delay(1000);
}
}
}
}
Результат
Однако оба наших проекта используют платформу .Net 5, а может ли эта библиотека быть посредником между приложениями на .NET 5 и .NET Framework?
Может!
Создадим проект на .net framework 4.8.1, назовем его JIJI.
Код отправления и получения сообщений для него будет работать абсолютно так же(главное не забыть поправить using).
Baba(.net 5.0) отправляет сообщение JIJI
JIJI отправляет сообщение Keke(.net 5.0)
Как вы теперь понимаете, у нас нет преград в рамках отправки/получении сообщений между несколькими процессами, построенными на разных платформах.
Дополнительная литература
https://learn.microsoft.com/ru-ru/windows/win32/ipc/interprocess-communications
https://learn.microsoft.com/ru-ru/dotnet/standard/io/pipelines
https://habr.com/ru/articles/464921/
https://devblogs.microsoft.com/dotnet/system-io-pipelines-high-performance-io-in-net/ Перевод https://habr.com/ru/companies/microsoft/articles/423105/
https://metanit.com/sharp/articles/4.php
https://learn.microsoft.com/ru-ru/windows/uwp/communication/interprocess-communication
https://learn.microsoft.com/ru-ru/windows/win32/ipc/pipes
https://learn.microsoft.com/ru-ru/aspnet/core/grpc/interprocess?view=aspnetcore-8.0
https://en.wikipedia.org/wiki/Inter-process_communication
https://learn.microsoft.com/ru-ru/dotnet/standard/io/pipe-operations
Итог
Мы познакомились с несколькими способами реализации ipc на c#, а так же с преимуществами pipelines.
Надеюсь пост был для вас познавательным и полезным. До новых встреч!