Qt多进程（八）消息队列（基于文件）

前言

消息队列是一种很常见的ipc通信概念，实现它有多种方式，在不同平台下的处理都不太一样。比方说接下来会演示的基于文件的队列，以及基于Unix Domain Socket实现的QLocalSocket。
要想深入理解消息队列，我觉得还是得理解它的概念。

一、消息队列

实际业务中，经常会出现一种叫生产者-消费者的设计模型，甚至还会有一个生产者对应多个消费者的情况。比方说，我有一个获取摄像头数据的线程（生产）和一个拿到数据进行渲染的线程（消费），它们之间需要进行数据传递。此时我们想象，有一个输送数据的队列，生产者不断往队列后面塞入数据，消费者不断在前面拿到数据，把他们消费掉。
这种队列的传递方式，就可以理解为消息队列。至于它具体怎么实现的，方法有很多。
当然，作为通信手段，传统的还是先用文本来进行交流。比方说，我们可以用一个本地的txt文件，一行行地往里面新增文本，一行行地从头开始读取消费。

更多的就不赘述了，因为我也不是了解得很深入，只是知道有这个东西。

二、示例代码

以下是通过一个文件来实现的消息队列，以及他对应的界面类：

#ifndefFILEQUEUEWINDOW_H#defineFILEQUEUEWINDOW_H#include<QWidget>#include<QTextEdit>#include<QLineEdit>#include<QPushButton>#include<QVBoxLayout>#include<QHBoxLayout>#include<QTimer>#include<QDateTime>#include<QFile>#include<QTextStream>#include<QDir>classFileQueueWindow:publicQWidget{Q_OBJECTpublic:explicitFileQueueWindow(constQString&role,QWidget*parent=nullptr);privateslots:voidonSendMessage();voidonReadMessage();voidonTimerTimeout();private:voidappendLog(constQString&msg);voidsetupFileQueue();QString m_role;QTextEdit*m_logView;QLineEdit*m_inputEdit;QPushButton*m_sendButton;QPushButton*m_readButton;QTimer*m_timer;QString m_queueFilePath;QFile*m_queueFile;};#endif// FILEQUEUEWINDOW_H

#include"filequeuewindow.h"#include<QLabel>FileQueueWindow::FileQueueWindow(constQString&role,QWidget*parent):QWidget(parent),m_role(role),m_timer(nullptr),m_queueFile(nullptr),m_queueFilePath("ipc_test_queue.txt"){setWindowTitle("File Queue - "+role);resize(600,500);m_logView=newQTextEdit();m_logView->setReadOnly(true);m_inputEdit=newQLineEdit();m_inputEdit->setPlaceholderText("Enter message to queue...");m_sendButton=newQPushButton("Enqueue Message");m_readButton=newQPushButton("Dequeue Message");QVBoxLayout*mainLayout=newQVBoxLayout();mainLayout->addWidget(m_logView);mainLayout->addWidget(m_inputEdit);mainLayout->addWidget(m_sendButton);mainLayout->addWidget(m_readButton);setLayout(mainLayout);connect(m_sendButton,&QPushButton::clicked,this,&FileQueueWindow::onSendMessage);connect(m_readButton,&QPushButton::clicked,this,&FileQueueWindow::onReadMessage);setupFileQueue();if(m_role=="Server"){// Server periodically checks for messagesm_timer=newQTimer(this);connect(m_timer,&QTimer::timeout,this,&FileQueueWindow::onTimerTimeout);m_timer->start(1000);// Check every second}appendLog("File Queue "+m_role+" initialized");}voidFileQueueWindow::setupFileQueue(){// Ensure directory existsQDir dir=QFileInfo(m_queueFilePath).dir();if(!dir.exists()){dir.mkpath(".");}}voidFileQueueWindow::onSendMessage(){QString msg=m_inputEdit->text();if(msg.isEmpty())return;QFilefile(m_queueFilePath);if(!file.open(QIODevice::Append)){appendLog("Failed to open file for appending: "+file.errorString());return;}QTextStreamout(&file);out<<msg<<"\n";out.flush();file.close();appendLog("Enqueued message: "+msg);m_inputEdit->clear();}voidFileQueueWindow::onReadMessage(){QFilefile(m_queueFilePath);if(!file.exists()){appendLog("Queue file does not exist");return;}if(!file.open(QIODevice::ReadWrite)){appendLog("Failed to open file for reading: "+file.errorString());return;}// Read all linesQStringList lines;QTextStreamin(&file);while(!in.atEnd()){QString line=in.readLine().trimmed();if(!line.isEmpty()){lines.append(line);}}if(lines.isEmpty()){appendLog("No messages in queue");file.close();return;}// Take the first lineQString firstLine=lines.takeFirst();// Rewrite remaining lines back to filefile.resize(0);// Clear fileQTextStreamout(&file);for(constQString&line:lines){out<<line<<"\n";}out.flush();file.close();appendLog("Dequeued message: "+firstLine);}voidFileQueueWindow::onTimerTimeout(){QFilefile(m_queueFilePath);if(!file.exists())return;if(!file.open(QIODevice::ReadWrite))return;// Read all linesQStringList lines;QTextStreamin(&file);while(!in.atEnd()){QString line=in.readLine().trimmed();if(!line.isEmpty()){lines.append(line);}}if(!lines.isEmpty()){// Take the first lineQString firstLine=lines.takeFirst();// Rewrite remaining lines back to filefile.resize(0);// Clear fileQTextStreamout(&file);for(constQString&line:lines){out<<line<<"\n";}out.flush();appendLog("Server received: "+firstLine);}file.close();}voidFileQueueWindow::appendLog(constQString&msg){m_logView->append(QDateTime::currentDateTime().toString("hh:mm:ss")+" | "+msg);}

演示效果：

因为“服务端”这边用了定时器的方式，每隔一秒钟获取一次文件中的消息，所以它会自动显示“客户端”输入的数据。
文件操作的方式也很简单，读取单条消息的时候，是按行读取的：

QTextStreamin(&file);while(!in.atEnd()){QString line=in.readLine().trimmed();if(!line.isEmpty()){lines.append(line);}}

三、总结

消息队列就说到这里了。ipc方式也基本上说到这里。
但别误会，这并不是全部的ipc方式。我先总结一下当前我所掌握的：

除此之外，还需要了解一下砸linux系统下的原生IPC方式。

下面简单理解一下还没深入使用过的linux ipc方式吧，起码有个概念的了解。

1.管道（Pipe）—— pipe()
用途：父子进程间单向通信
特点：
匿名（无文件路径）
半双工（一端读，一端写）
内核缓冲区（通常 64KB）
C 示例：

intfd[2];pipe(fd);// fd[0]=读端, fd[1]=写端if(fork()==0){close(fd[0]);// 子进程写write(fd[1],"hello",5);}else{close(fd[1]);// 父进程读charbuf[10];read(fd[0],buf,10);}

Qt 中：QProcess 的 setReadChannel() 底层就是用 pipe 实现的！
我们其实已经间接用过！

2.命名管道（FIFO）—— mkfifo()
用途：任意两个无关进程通信
特点：
有文件路径（如 /tmp/myfifo）
行为像普通文件，但打开时阻塞直到两端都打开
数据不落盘，纯内存缓冲
创建：

mkfifo/tmp/myfifo

C 使用：

// 进程 A（写）intfd=open("/tmp/myfifo",O_WRONLY);write(fd,"msg",3);// 进程 B（读）intfd=open("/tmp/myfifo",O_RDONLY);read(fd,buf,size);

💡 命名管道 ≈ 文件队列的“内核版”：

它是内核实现的 FIFO 队列，之前我们是用普通文件模拟的。

** 3. 信号（Signal）—— kill(), signal()**
用途：异步事件通知（非数据传输！）
常见信号：

SIGINT（Ctrl+C） SIGTERM（优雅退出） SIGKILL（强制杀死）

不能传数据（只能传信号编号），不适合通信，适合控制。
Qt 中：可通过 QSocketNotifier 监听信号，但一般用 QTimer 或事件循环替代。
⚠️ 信号 ≠ IPC 数据通道，它更像“中断”。

如果有人问我，你对多进程通信方式有什么了解？我大概会这样说：
我对Windows下的qt比较熟悉，对于多进程通信，我知道通过qprocess和标准输入输出，可以实现两个进程间的通信。然后是本地socket，也就是QLocalSocket通信，它使用上和QTcpSocket很像，但效率和开销会更小，适合本地通信。然后就是Tcp的通信，它也可以在本地使用，Udp也可以，就是不那么可靠。如果是跨机器的通信会优先考虑。除此之外，我还了解共享内存和信号量的使用，它们本质上是向系统申请一块动态的内存进行读写。相似的还有内存映射，它需要有一个文件作为映射的媒介。如果是直接操作文件的话，我们可以利用文件来实现消息队列的方式。最后，我还了解几种Linux下的Ipc方式，比如匿名管道、命名管道、消息队列、信号等。我相信自己了解这些Ipc方式后，在面对大部分常见的Ipc通信业务场景时，都能有效地面对和解决。

最后的最后，给自己说一句，2026加油吧！！