在移动应用开发中，进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是一项至关重要的技术，用于不同应用之间的协作和数据共享。在iOS生态系统中，进程和线程是基本的概念，而进程间通信方案则为应用的功能拓展和性能优化提供了强大的支持。
1. 进程与线程：操作系统的核心概念
进程是指在操作系统中正在运行的一个独立程序实例。每个进程都拥有独立的内存空间，不同进程之间的数据隔离，通信需要特定的机制。在iOS中，每个应用运行在独立的进程中，这确保了应用之间的隔离性和稳定性。
线程是进程内的执行单元，一个进程可以包含多个线程。线程共享进程的内存空间，这使得它们可以更容易地共享数据。然而，多线程编程也带来了线程同步和竞态条件等复杂性问题。在iOS中，主线程通常处理UI交互，而后台线程执行耗时任务，以保持用户界面的响应性。
下面我们从代码角度讨论一下进程是如何被创建的：
1.1 Linux下进程的创建
在Linux下，可以使用C语言中的系统调用来创建新的进程。其中，fork()是一个常用的系统调用，用于创建一个新的进程，使得父进程和子进程可以并行运行。下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用C语言在Linux下创建进程：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t child_pid;
// 创建新进程
child_pid = fork();
if (child_pid < 0) {
fprintf(stderr, "Fork failed\n");
return 1;
} else if (child_pid == 0) {
// 子进程执行的代码
printf("This is the child process. PID: %d\n", getpid());
// 子进程退出
exit(0);
} else {
// 父进程执行的代码
printf("This is the parent process. Child PID: %d\n", child_pid);
// 等待子进程结束
wait(NULL);
printf("Child process has terminated.\n");
}
return 0;
}
在这个例子中，fork()会创建一个新的进程，其中子进程会从fork()返回处开始执行。在子进程中，我们打印子进程的PID，并使用exit(0)来退出子进程。在父进程中，我们打印子进程的PID，然后使用wait(NULL)来等待子进程结束。注意，父进程和子进程在内存空间中是独立的，但它们共享文件描述符等资源。
1.2 iOS中编译运行上述代码
在iOS平台上，你无法直接使用fork()来创建进程，因为iOS的应用程序在沙箱环境中运行，对于进程的管理和创建有一些限制。在iOS上，进程的创建和管理是由系统控制的，通常是由应用程序的主线程启动的。你可以正常编译运行，但尝试调用fork()函数会导致应用崩溃。
1.3 fork() 的底层原理
为了更好理解进程间通信，我们来介绍一下调用fork()时，操作系统的底层发生了哪些变化：
复制进程： 当一个进程调用fork()时，操作系统会创建一个新的进程，称为子进程。子进程是父进程的副本，包括了父进程的所有内存、文件描述符和其他资源。
复制内存空间： 子进程的地址空间会与父进程一样，但是子进程会获得一个独立的副本。这是通过"写时复制"（Copy-On-Write）机制实现的，意味着一开始父子进程共享内存，但如果任何一个进程修改了内存内容，操作系统会为修改的部分创建一个新的副本。
分配进程ID： 操作系统为子进程分配一个唯一的进程标识符（PID）。子进程的PID与父进程不同，但其它属性（如UID、GID等）可能会保持一致。
文件描述符的处理： 子进程会继承父进程的文件描述符。文件描述符是用于访问文件、套接字等I/O资源的句柄。子进程在继承文件描述符后，可以共享相同的文件或网络连接。
返回值： 在父进程中，fork()函数返回子进程的PID（正整数）。在子进程中，fork()函数返回0。如果fork()失败，返回值为负数，表示创建子进程失败。
继续执行： 父进程和子进程都从fork()调用之后的地方继续执行。由于子进程是父进程的副本，它们都从相同的代码位置开始运行。
其中可以特别注意一下"写时复制"的概念，这往往也是大厂面试重点考察的内容，如果感兴趣我们后续会展开介绍，可以关注本专栏以获取最新的文章。
2. iOS中的进程间通信方案
在iOS中，不同应用之间的数据共享和通信需要使用特定的进程间通信方案。以下是一些常见的iOS进程间通信方法：
**URL Scheme：**应用可以通过注册自定义的URL Scheme，在其他应用中通过URL调起目标应用，并传递数据。这通常用于简单的应用跳转和数据分享。
App Groups： App Groups 允许不同应用共享同一组容器目录，用于存储共享数据，如偏好设置和文件等。
Keychain Sharing： Keychain 是用于存储敏感数据的安全容器，应用可以在开发者账号下共享Keychain数据，实现跨应用的数据共享。
Notification： 应用可以使用通知中心发送和接收通知，实现应用间的消息传递。这适用于一对多的通信场景。
Local Socket： iOS进程间也可以通过本地socket方式进行通信，这是一个较为通用的方法，下面我们来详细介绍。
3. 使用Local Socket进行进程间通信
Local Socket 是一种基于网络套接字的进程间通信方法，适用于在同一台设备上的不同进程之间建立通信连接。下面是使用Local Socket进行进程间通信的简要示例代码：
进程1 - 发送数据
import Foundation
let serverURL = URL(fileURLWithPath: "/path/to/socket")
let socket = try! Socket.create(family: .unix, type: .stream, proto: .unix)
try! socket.connect(to: serverURL)
let dataToSend = "Hello, Process 2!".data(using: .utf8)!
try! socket.write(from: dataToSend)
socket.close()
进程2 - 接收数据
import Foundation
let serverURL = URL(fileURLWithPath: "/path/to/socket")
let socket = try! Socket.create(family: .unix, type: .stream, proto: .unix)
try! socket.bind(to: serverURL)
try! socket.listen(maxBacklogSize: 1)
let clientSocket = try! socket.acceptClientConnection()
var receivedData = Data()
_ = try! clientSocket.read(into: &receivedData)
let receivedString = String(data: receivedData, encoding: .utf8)
print("Received data: \(receivedString ?? "")")
clientSocket.close()
iOS进程间通信方案在不同场景下具有不同的优势和用途。我们应根据实际需求选择适合的通信方法，以实现应用之间的数据共享和协作，为用户提供更优质的体验。
