Qt多进程（三）QLocalSocket

前言

本节将学习第二种IPC方式LocalSocket，它基于CS架构，建立类似于TCP方式的本地连接，实现全双工字节流的持续读写交互。如果我们期望实现本地/本机的两个进程间的持续通信，我们可以使用LocalSocket。当然TCP也是可以的，但它会产生更多的网络开销，效率也不如LocalSocket。TCP更推荐的开始跨机器的局域网连接，本机还是使用LocalSocket更加推荐。

一、LocalSocket

在Qt中，提供QLocalServer和QLocalSocket两个核心类，用以实现本地的连接通信。他们的使用和QTcpServer和QClient几乎完全一样，也就是说Qt官方故意将两者封装成类似的接口，目的是降低学习成本。
但注意，它的底层实现和tcp有本质区别！
在Windows环境下，它的底层协议基于命名管道实现，而unix下则是Unix Domain Socket。它不走网络协议，因此无网络花销，通过内核直接传递数据，建立连接和传输数据的效率都要更快。而Tcp需要走TCP/IP协议栈，需要经历一系列校验和、缓冲、拥塞控制等环节。它使用时也无需像Tcp那样指定ip和端口，只需要指定特定识别的字符串名称，且无需建立所谓三次握手的连接校验。
总的来说，如果你只在本机通信，优先用 QLocalSocket；如果可能跨机器，才用 QTcpSocket。
另外，你可能有疑问，既然LocalSocket不是基于TCP/IP实现的，那它还算是socket通信的一种吗？
的确，如果从狭义理解出发，QLocalSocket不走网络协议栈，因此不属于网络socket。
但是，从广义理解考虑，socket是一种通用的进程间通信抽象概念，它包括：
1.网络 socket：AF_INET（IPv4）、AF_INET6（IPv6）
2.本地 socket：AF_UNIX（Unix Domain Socket）或 Windows 的 Named Pipe（命名管道）
在这个意义上，QLocalServer 就是基于“本地 socket”实现的，因此属于 socket 通信的一种。

二、代码示例

和之前一样，我们为QLocalSocket方式设计单独的测试窗口：

#ifndefLOCALSOCKETWINDOW_H#defineLOCALSOCKETWINDOW_H#include<QWidget>#include<QTextEdit>#include<QLineEdit>#include<QPushButton>#include<QVBoxLayout>#include<QHBoxLayout>#include<QLocalServer>#include<QLocalSocket>#include<QProcess>#include<QDateTime>classLocalSocketWindow:publicQWidget{Q_OBJECTpublic:explicitLocalSocketWindow(constQString&role,QWidget*parent=nullptr);privateslots:voidonSendMessage();voidonAcceptConnection();voidonReadyRead();voidonDisconnected();voidonConnectClicked();private:voidappendLog(constQString&msg);voidsetupServer();voidsetupClient();QString m_role;QTextEdit*m_logView;QLineEdit*m_inputEdit;QPushButton*m_sendButton;QPushButton*m_connectButton;QLocalServer*m_server;QLocalSocket*m_socket;QString m_serverName;};#endif// LOCALSOCKETWINDOW_H

#include"localsocketwindow.h"#include<QLabel>LocalSocketWindow::LocalSocketWindow(constQString&role,QWidget*parent):QWidget(parent),m_role(role),m_server(nullptr),m_socket(nullptr),m_serverName("ipc_test_local"){setWindowTitle("Local Socket - "+role);resize(600,500);m_logView=newQTextEdit();m_logView->setReadOnly(true);m_inputEdit=newQLineEdit();m_inputEdit->setPlaceholderText("Enter message to send...");m_sendButton=newQPushButton("Send Message");m_sendButton->setEnabled(false);m_connectButton=newQPushButton("Connect");QVBoxLayout*mainLayout=newQVBoxLayout();mainLayout->addWidget(m_logView);mainLayout->addWidget(m_inputEdit);mainLayout->addWidget(m_sendButton);mainLayout->addWidget(m_connectButton);setLayout(mainLayout);connect(m_sendButton,&QPushButton::clicked,this,&LocalSocketWindow::onSendMessage);connect(m_connectButton,&QPushButton::clicked,this,&LocalSocketWindow::onConnectClicked);if(m_role=="Server"){setupServer();m_connectButton->hide();}else{setupClient();}appendLog("Local Socket "+m_role+" initialized with server name: "+m_serverName);}voidLocalSocketWindow::setupServer(){QLocalServer::removeServer(m_serverName);// Clean up any previous instancem_server=newQLocalServer(this);if(!m_server->listen(m_serverName)){appendLog("Failed to start server: "+m_server->errorString());return;}connect(m_server,&QLocalServer::newConnection,this,&LocalSocketWindow::onAcceptConnection);appendLog("Server listening on "+m_serverName);}voidLocalSocketWindow::setupClient(){m_socket=newQLocalSocket(this);connect(m_socket,&QLocalSocket::connected,this,[this](){appendLog("Connected to server!");m_sendButton->setEnabled(true);m_inputEdit->setPlaceholderText("Enter message to send to server...");});connect(m_socket,&QLocalSocket::readyRead,this,&LocalSocketWindow::onReadyRead);connect(m_socket,&QLocalSocket::disconnected,this,&LocalSocketWindow::onDisconnected);}voidLocalSocketWindow::onAcceptConnection(){if(m_socket){// m_socket->disconnectFromHost();m_socket->disconnectFromServer();m_socket->deleteLater();}m_socket=m_server->nextPendingConnection();if(!m_socket)return;connect(m_socket,&QLocalSocket::readyRead,this,&LocalSocketWindow::onReadyRead);connect(m_socket,&QLocalSocket::disconnected,this,&LocalSocketWindow::onDisconnected);appendLog("Client connected!");m_sendButton->setEnabled(true);m_inputEdit->setPlaceholderText("Enter message to send to client...");}voidLocalSocketWindow::onReadyRead(){if(!m_socket)return;QByteArray data=m_socket->readAll();appendLog("Received: "+QString::fromUtf8(data));}voidLocalSocketWindow::onDisconnected(){appendLog("Disconnected from peer");m_sendButton->setEnabled(false);}voidLocalSocketWindow::onSendMessage(){if(!m_socket||m_socket->state()!=QLocalSocket::ConnectedState){appendLog("Not connected!");return;}QString msg=m_inputEdit->text();if(msg.isEmpty())return;m_socket->write(msg.toUtf8());m_socket->flush();appendLog("Sent: "+msg);m_inputEdit->clear();}voidLocalSocketWindow::onConnectClicked(){if(!m_socket)return;m_socket->connectToServer(m_serverName);appendLog("Attempting to connect to "+m_serverName);}voidLocalSocketWindow::appendLog(constQString&msg){m_logView->append(QDateTime::currentDateTime().toString("hh:mm:ss")+" | "+msg);}

代码看似冗长，实则非常简单和简洁。它和tcp一样，分为服务端和客户端。
先说服务端，创建好对象后，我们只需要指定字符串名字进行监听：

接收到连接之后，就可以保存该客户端的socket对象，之后在sendMessage中往里面写入数据：

而客户端的话，先创建socket对象，然后进行服务器的连接：

连接成功，且服务端对它发送消息后，触发槽函数。

这一系列的步骤，几乎和Qt中的tcp连接一模一样。
直接贴上运行效果图：

三、总结

进程间通信大致分为本机和跨机器两种使用场景，在本机的进程间交互中，如果双方程序都是用Qt编写的，那么使用LocalSocket无疑是更好的选择。而跨机器则应该考虑Tcp的方式。
但事实上，跨机器的通信方式有很多，只要是走网络协议的都可以，但如果扩展到那个层面上，需要学习的就太多了，而且从概念上更偏向于网络通信，而不是进程间通信了。
所以聚焦到本机的进程间通信上，我认为Tcp和Udp还是有使用价值的，下一节将学习记录一下。