2.1.1　進程間通信

盡管今天的大多數RPC技術已經不再追求這個目標了，但不可否認，RPC出現的最初目的，就是為了讓計算機能夠與調用本地方法一樣去調用遠程方法。所以，我們先來看一下調用本地方法時，計算機是如何處理的。筆者通過以下這段Java風格的偽代碼來定義幾個稍后要用到的概念：

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// Caller    :  調用者，代碼里的main()
// Callee    ： 被調用者，代碼里的println()
// Call Site ： 調用點，即發生方法調用的指令流位置
// Parameter ： 參數，由Caller傳遞給Callee的數據，即“hello world”
// Retval    ： 返回值，由Callee傳遞給Caller的數據，如果方法能夠正常結束，它是void，
    如果方法異常完成，它是對應的異常
public static void main(String[] args) {
    System.out.println("hello world");
}

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在完全不考慮編譯器優化的前提下，程序運行至調用println()方法輸出hello world這行時，計算機（物理機或者虛擬機）要完成以下幾項工作。

1）傳遞方法參數：將字符串hello world的引用地址壓棧。

2）確定方法版本：根據println()方法的簽名，確定其執行版本。這其實并不是一個簡單的過程，無論是編譯時靜態解析，還是運行時動態分派，都必須根據某些語言規范中明確定義的原則，找到明確的Callee，“明確”是指唯一的一個Callee，或者有嚴格優先級的多個Callee，譬如不同的重載版本。筆者曾在《深入理解Java虛擬機》的第8章介紹該過程，有興趣的讀者可以參考，這里不再贅述。

3）執行被調方法：從棧中彈出Parameter的值或引用，并以此為輸入，執行Callee內部的邏輯。這里我們只關心方法是如何調用的，而不關心方法內部具體是如何執行的。

4）返回執行結果：將Callee的執行結果壓棧，并將程序的指令流恢復到Call Site的下一條指令，繼續向下執行。

我們再來考慮如果println()方法不在當前進程的內存地址空間中會發生什么問題。不難想到，這樣會至少面臨兩個直接的障礙。首先，第一步和第四步所做的傳遞參數、傳回結果都依賴于棧內存，如果Caller與Callee分屬不同的進程，就不會擁有相同的棧內存，此時將參數在Caller進程的內存中壓棧，對于Callee進程的執行毫無意義。其次，第二步的方法版本選擇依賴于語言規則，如果Caller與Callee不是同一種語言實現的程序，方法版本選擇就將是一項模糊的不可知行為。

為了簡化討論，我們暫時忽略第二個障礙，假設Caller與Callee是使用同一種語言實現的，先來解決兩個進程之間如何交換數據的問題，這件事情在計算機科學中被稱為“進程間通信”（Inter-Process Communication，IPC）。可以考慮的解決辦法有以下幾種。

·管道（Pipe）或者具名管道（Named Pipe）：管道類似于兩個進程間的橋梁，可通過管道在進程間傳遞少量的字符流或字節流。普通管道只用于有親緣關系的進程（由一個進程啟動的另外一個進程）間的通信，具名管道擺脫了普通管道沒有名字的限制，除具有管道的所有功能外，它還允許無親緣關系的進程間的通信。管道典型的應用就是命令行中的“|”操作符，譬如：

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ps -ef | grep java

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ps與grep都有獨立的進程，以上命令就是通過管道操作符“|”將ps命令的標準輸出連接到grep命令的標準輸入上。

·信號（Signal）：信號用于通知目標進程有某種事件發生。除了進程間通信外，進程還可以給進程自身發送信號。信號的典型應用是kill命令，譬如：

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kill -9 pid

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以上命令即表示由Shell進程向指定PID的進程發送SIGKILL信號。

·信號量（Semaphore）：信號量用于在兩個進程之間同步協作手段，它相當于操作系統提供的一個特殊變量，程序可以在上面進行wait()和notify()操作。

·消息隊列（Message Queue）：以上三種方式只適合傳遞少量消息，POSIX標準中定義了可用于進程間數據量較多的通信的消息隊列。進程可以向隊列添加消息，被賦予讀權限的進程還可以從隊列消費消息。消息隊列克服了信號承載信息量少、管道只能用于無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點，但實時性相對受限。

·共享內存（Shared Memory）：允許多個進程訪問同一塊公共內存空間，這是效率最高的進程間通信形式。原本每個進程的內存地址空間都是相互隔離的，但操作系統提供了讓進程主動創建、映射、分離、控制某一塊內存的程序接口。當一塊內存被多進程共享時，各個進程往往會與其他通信機制，譬如與信號量結合使用，來達到進程間同步及互斥的協調操作。

·本地套接字接口（IPC Socket）：消息隊列與共享內存只適合單機多進程間的通信，套接字接口則是更普適的進程間通信機制，可用于不同機器之間的進程通信。套接字（Socket）起初是由UNIX系統的BSD分支開發出來的，現在已經移植到所有主流的操作系統上。出于效率考慮，當僅限于本機進程間通信時，套接字接口是被優化過的，不會經過網絡協議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護序號和應答等操作，只是簡單地將應用層數據從一個進程復制到另一個進程，這種進程間通信方式即本地套接字接口（UNIX Domain Socket），又叫作IPC Socket。