消息队列的使用和原理

消息队列的创建及其如何使用

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
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int msgget(key_t, key, int msgflg); //创建和访问消息队列
int msgsend(int msgid, const void *msg_ptr, size_t msg_sz, int msgflg);  //发送消息
int msgrcv(int msgid, void *msg_ptr, size_t msg_st, long int msgtype, int msgflg); //获取消息

我们可以通过msgget()函数来创建消息队列，它会在内核空间创建一个消息链表，msgsend()函数往消息队列发送消息，msgrcv()函数获取消息队列里的数据。

通过消息发送和接收函数可以看到，消息队列的每个消息消息都有msgid，msgtype，msgflg字段。
msgid是消息的队列标识符，msgtype是消息的类型，发送函数中放在msg_ptr这个结构体里，msgflg用来控制读取消息时队列已满或者队列为空时的操作。

消息队列的数据结构，它是一个消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识，也就是上面提到的msgid，标识符标识用大于0的整数表示，并且每中标识符的消息队列都有自己的链表。它的表现结构如下图：

消息队列有哪些优点呢？它克服了Linux早期IPC机制的很多缺点，比如消息队列具有异步能力，又克服了具有同样能力的信号承载信息量少的问题；具有数据传输能力，又克服了管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限的问题。
但是缺点是消息队列比信号和管道都要更加重量，在内核中会使用更多内存，并且消息队列能传输的数据也有限制，一般上限都是16kb。

消息队列在Android中的使用场景

受限于性能，数据量等问题的限制，Android系统没有直接使用Linux消息队列来进行IPC的场景，但是有大量的场景都利用了消息队列的特性来设计通信方案，比如我们最频繁使用的Handler，就是一个消息队列，由于Handler只是进程内的通信方式，所以它的实现不在这儿讨论，消息队列的架构模型被非常多的场景使用，主要有下面几个有点原因。

• 解耦：消息队列可以实现两个模块之间的解耦，两个需要通信的模块不需要之间对接，发送方只需要将消息丢到队列，接收方只需要从队列里面取消息。
• 异步：我们可以将多条消息并行的发送给消息队列，然后不同的模块去并行的处理，在这种方案下，我们不需要串行的处理任务。
• 缓冲：消息队列的数据结构就是一个缓冲池，可以帮助我们减轻流量过大的压力。

5.1 消息队列也称为报文队列

• 消息队列也成为报文队列，消息队列是随内核持续的，只有在内核重启或者显示删除一个消息队列时，该消息队列才会真正删除。
• 系统中记录消息队列的数据结构体 struct ipc_ids_msg_ids位于内核中，系统中所有消息队列都可以在结构msg_ids中找到访问入口。

5.2 消息队列的原理及注意事项

• 消息队列其实就是一个消息的链表
• 每个消息都有一个队列头，称为struct_msg_queue，这个队列头描述了消息队列的key值，用户ID，组ID等信息，但它存于内核中
• 结构体struct msqid_ds能够返回或设置消息队列的信息，这个结构体位于用户空间中，与msg_queue结构相似的消息队列允许一个或多个进程向它写入或读取消息，消息队列是消息的链表。
• 消息是按消息类型访问，进程必须指定消息类型来读取消息，同样，当向消息队列中写入消息事业必须给出消息的类型，如果读队列使用消息的类型为0，则读取队列中的第一条消息。
• 内核空间的结构体msg_queue描述了对应key值消息队列的情况，而对应用户空间的msqid_ds这个结构体，因此，可以操作msgid_ds这个结构体来操作消息队列。