操作系统进程间通信Java

### Java 中的操作系统进程间通信

#### 使用匿名管道 (Pipe)

Java 可以利用 `ProcessBuilder` 和 `Runtime.exec()` 来启动新的进程并与其进行交互。这些 API 提供了读写流，使得父子进程之间可以通过标准输入输出来进行简单形式的管道通信[^1]。

// 创建子进程并通过管道与之通信的例子
import java.io.*;

public class PipeExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Process process = Runtime.getRuntime().exec("echo Hello from child");
        
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()))) {
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
        }

        int exitCode = process.waitFor();
        System.out.println("\nExited with error code : " + exitCode);
    }
}

#### 命名管道 (FIFOs)

虽然 Java 自身并不直接支持创建命名管道，但在 Unix/Linux 系统上可以先通过 shell 脚本或其他工具建立 FIFO 文件，之后再让 Java 应用程序打开这个文件作为普通的文件描述符来完成跨不同应用程序的数据交换[^2]。

#### 共享内存加信号量控制

对于更高效的 IPC 场景，在某些情况下可能需要借助本地库（如 JNI 或 JNA），以便能够调用操作系统级别的共享内存接口。然而，纯 Java 的解决方案通常是基于 JVM 内部特性——比如使用 `MappedByteBuffer` 类加载映射到物理地址空间中的大块字节数组，并结合显式的锁机制或原子变量实现同步访问[^3]。

import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

class SharedMemoryExample {

    private final MappedByteBuffer buffer;

    public SharedMemoryExample(File file, long size) throws IOException {
        FileChannel fc = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();
        this.buffer = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, size);

        // 初始化互斥锁用于保护临界区
        synchronized (this.buffer) {}
    }

    // 对共享区域执行读/写的成员方法...
}

为了确保多线程环境下的安全性，还可以引入额外的协调手段，例如 ReentrantLock 或者 CountDownLatch 等并发工具类[^4]。