在.NET中基于Windows消息的IPC实现

小锦

一、什么是IPC
IPC（Inter process Communication）就是“进程间通讯”。我们都知道，在windows系统中，各个应用程序（进程）之间常常需要交换、传递数据，这就要解决进程间的数据通信问题。在最初的16位Windows3.x系统中，所有Windows应用程序共享单一地址，任何进程都能够对这一共享地址空间的数据进行读写操作。  
随着Windwos98、Windows NT、Windows2000等32位的操作系统的出现，每个进程都有自己的地址空间，一个Windows进程不能存取另一个进程的私有数据，也就是说，虽然两个进程可以用具有相同值的指针寻址，但所读写的只是它们各自的数据，这样就减少了进程之间的相互干扰。
二、如何实现IPC
那么在windows当前系统下，如何实现进程通讯呢？其实有很多方法，如：  
1、    剪贴板Clipboard
2、    DDE（动态数据交换）
3、    内存映像
4、    消息管道
5、    邮件槽
6、    Socket
7、    RPC
8、    串行/并行通信(Serial/Parallel Communication)
9、    COM/DCOM
10、Windows消息
三、基于Windows消息的IPC
现在让我们进入今天我们要讲的主题：“基于Windows消息的IPC实现”。
在这里，我假定大家对Windows消息机制都有很好的理解，所以我就不在这上面费太多的墨水了。我们直接看看Windows消息是怎么样实现进程间通讯的。我们首先看看Windows的消息常数：
WM_COPYDATA=0x004A//  当一个应用程序传递数据给另一个应用程序时发送此消息。
这就是我们要的。下面我们来看看如何利用它来实现IPC。
让我们先看看几个API函数，没有它们，我们没有办法将数据发送出去。
1、 PostMessage
函数功能：该函数将一个消息放入（寄送）到与指定窗口创建的线程相联系消息队列里，不等待线程处理消息就返回。消息队列里的消息通过调用GetMessage和PeekMessage取得。
函数原型：B00L PostMessage（HWND hWnd，UINT Msg，WPARAM wParam，LPARAM lParam）；
参数
hWnd：其窗口程序接收消息的窗口的句柄。可取有特定含义的两个值：
HWND.BROADCAST：消息被寄送到系统的所有顶层窗口，包括无效或不可见的非自身拥有的窗口、被覆盖的窗口和弹出式窗口。消息不被寄送到子窗口。
NULL：此函数的操作和调用参数dwThread设置为当前线程的标识符PostThreadMessage函数一样。
Msg：指定被寄送的消息。
wParam：指定附加的消息特定的信息。
IParam：指定附加的消息特定的信息。
返回值：如果函数调用成功，返回非零值：如果函数调用失败，返回值是零。若想获得更多的错误信息，请调用GetLastError函数。
2、 SendMessage
函数功能：该函数将指定的消息发送到一个或多个窗口。此函数为指定的窗口调用窗口程序，直到窗口程序处理完消息再返回。而函数PostMessage不同，将一个消息寄送到一个线程的消息队列后立即返回。
函数原型：LRESULT SendMessage（HWND hWnd，UINT Msg，WPARAM wParam，LPARAM IParam）；
参数：
hWnd：其窗口程序将接收消息的窗口的句柄。如果此参数为HWND_BROADCAST，则消息将被发送到系统中所有顶层窗口，包括无效或不可见的非自身拥有的窗口、被覆盖的窗口和弹出式窗口，但消息不被发送到子窗口。
Msg：指定被发送的消息。
wParam：指定附加的消息指定信息。
IParam：指定附加的消息指定信息。
返回值：返回值指定消息处理的结果，依赖于所发送的消息。
3、 RegisterWindowMessage
函数功能：RegisterWindowMessage函数定义一个新的窗口消息，该消息保证在整个系统范围内是唯一的。调用SendMessage或PostMessage函数时可以使用该函数返回的消息值。
函数原型：UINT RegisterWindowMessage(lpsz)
参数：  
lpsz指向一个以NULL结束的字符串，该字符串指定待登记的消息。
返回值：若成功地登记了消息，返回值是一个消息标识符。该标识符值的范围在0XC000到0XFFFF之间，否则，返回值为0。
我们现在在C#中声明这些API函数:
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[DllImport("user32")]
internal static extern int RegisterWindowMessage(string lpString);
[DllImport("user32")]
internal static extern int PostMessage(IntPtr hWnd, int Msg, int wParam, int lParam);
[DllImport("user32")]
internal static extern int PostMessage(IntPtr hwnd, int wMsg, IntPtr wParam, IntPtr lParam);
[DllImport("user32")]
internal static extern int SendMessage(IntPtr hWnd, int Msg, IntPtr wParam, ref COPYDATASTRUCT lParam);
然后定义一些我们需要的常数：
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internal const int WM_COPYDATA = 0x004A; //当一个应用程序传递数据给另一个应用程序时发送此消息
internal const int WM_DESTROY = 0x0002; //窗体被销毁
internal const int WM_CREATE = 0x0001; //应用程序创建一个窗口
internal const int WM_QUERYENDSESSION = 0x0011; //当用户选择结束对话框或程序自己调用ExitWindows函数
internal static readonly IntPtr HWND_BROADCAST = new IntPtr(0xFFFF);
我们还需要一个传送数据的结构：
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///<summary>
///发送WM_COPYDATA消息的数据结构
///</summary>
internal struct COPYDATASTRUCT
{
    ///<summary>
    ///用户自定义数据
    ///</summary>
    internal IntPtr dwData;
    ///<summary>
    ///数据长度
    ///</summary>
    internal int cbData;
    ///<summary>
    ///数据首地址指针
    ///</summary>
    internal IntPtr lpData;
}
现在我们来看看具体如何实现：
1、 我们首先创建一个类，让它从Form类继承，因为我们需要一个窗体，然后对它的消息进行处理：
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internal class WinMsg : Form
{
    private string _messageString;
    private List<IntPtr> _windowList;
    private int _message;
    private int _intHandler;
    private bool _isConnected;
}
2、 然后定义构造函数，在构造函数里注册一个消息通道值，并发出一个广播通知其它在这个通道的窗口。
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internal void WinMsg(string messageString)
{
    _messageString = messageString;
    _isConnected = false;
    _intHandler = Handle.ToInt32();
    _windowList = new List<IntPtr>();
    _message = Win32.RegisterWindowMessage(_messageString);//注册一个消息通道
    int errCode = Win32.PostMessage(Win32.HWND_BROADCAST, _message, Win32.CONNECTION, _intHandler);//向此通道内所有的窗口广播自己的句柄
    if (errCode == 0)
    {
        throw new Win32Exception(errCode);//发生错误，抛出异常
    }
    else
    {
        _isConnected = true;
    }
}
3、 重写基类的WndProc函数，处理接收到的消息：
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protected override void WndProc(ref Message m)
{
    if (m.Msg == _message)//接收到广播消息，进行处理
    {
        int LParam = m.LParam.ToInt32();
        int WParam = m.WParam.ToInt32();
        if (LParam != 0 && LParam != _intHandler)
        {
            if (WParam == Win32.DISCONNECTION)
            {
                _windowList.Remove(m.WParam);//将对方窗口的句柄从列表中删除
            }
            else
            {
                if (WParam == Win32.CONNECTION)
                {
                    Win32.PostMessage(m.LParam, _message, Win32.REVERSION, _intHandler);
                }
                _windowList.Add(m.LParam);//将对方窗口的句柄存入列表中
            }
        }
        return;
    }
    switch (m.Msg)
    {
    case Win32.WM_COPYDATA://接收到其它窗口发送过来的数据
        {
            COPYDATASTRUCT data = new COPYDATASTRUCT();
            data = (COPYDATASTRUCT) m.GetLParam(data.GetType());
            byte[] message = new byte[data.cbData];
            Marshal.Copy(data.lpData, message, 0, data.cbData);//从非托管内存中将数据复制到我们的byte数组中。
            Anyzler(m.WParam, message);//在这里处理接收到的数据。
        }
        break;
    case Win32.WM_DESTROY:
    case Win32.WM_QUERYENDSESSION://窗口被关闭，向其它窗口广播通知从队列中删除自己
        Win32.PostMessage(Win32.HWND_BROADCAST, _message, Win32.DISCONNECTION, _intHandler);
        base.WndProc(ref m);//调用基类的消息处理函数。
        break;
    default:
        base.WndProc(ref m); //调用基类的消息处理函数。
        break;
    }
}
4、 定义发送消息的函数：
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internal void Send(byte[] message)
{
    if (_isConnected)
    {
        int length = message.Length;
        IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(length);//申请一块非托管内存
        Marshal.Copy(message, 0, ptr, length);//将要发送的数据封送到非托管内存
        COPYDATASTRUCT data = new COPYDATASTRUCT();
        data.dwData = IntPtr.Zero;//这里可以随意定义。
        data.cbData = length;//传递要发送的数据的长度
        data.lpData = ptr;//传递要发送的数据的地址指针
        //向其它所有窗口发送数据，这里不能发广播消息。必须一个一个发送。
        foreach (IntPtr window in _windowList)
        {
            Win32.SendMessage(window, Win32.WM_COPYDATA, this.Handle, ref data);
        }
        Marshal.FreeHGlobal(ptr);//释放这块非托管内存，这行一定要写上，不然会内存泄漏。
    }