Для общения друг с другом потоки могут использовать широкий спектр возможностей, включая каналы, именованные каналы, почтовые ящики, вызов удаленной процедуры и совместно используемые файлы. Каналы могут работать в одном из двух режимов, выбираемом при создании канала: байтовом и режиме сообщений. Байтовые каналы работают так же, как и в системе UNIX. Каналы сообщений в чем-то похожи на байтовые каналы, но сохраняют границы между сообщениями, так что четыре записи по 128 байт будут читаться с другой стороны канала как четыре сообщения по 128 байт, а не как одно 512-байтовое сообщение, как это может случиться с байтовыми каналами. Также имеются именованные каналы, для которых существуют те же два режима. Именованные каналы, в отличие от обычных каналов, могут использоваться по сети.
Почтовые ящики представляют собой особенность системы Windows 2000, которой нет в UNIX. В некоторых аспектах они подобны каналам, но не во всем. Во-первых, почтовые ящики являются однонаправленными, тогда как каналы могут работать в обоих направлениях. Они также могут использоваться по сети, но не предоставляют гарантированной доставки. Наконец, они позволяют отправляющему процессу использовать широковещание для рассылки сообщения не одному, а сразу многим получателям.
Сокеты подобны каналам с тем отличием, что они при нормальном использовании соединяют процессы на разных машинах. Например, один процесс пишет в сокет, а другой процесс на удаленной машине читает из него. Сокеты также могут использоваться для соединения процессов на одной машине, но поскольку их использование влечет за собой большие накладные расходы, чем использование каналов, то, как правило, они применяются в контексте сети.
Вызов удаленной процедуры представляет собой тот способ, которым процесс А просит процесс В вызвать процедуру в адресном пространстве процесса В от имени процесса А и вернуть результат процессу А. Существуют различные ограничения на параметры. Например, нет смысла передавать указатель другому процессу.
Наконец, процессы могут совместно использовать память для одновременного отображения одного и того же файла. Все, что один процесс будет писать в этот файл, будет появляться в адресном пространстве других процессов. С помощью такого механизма можно легко реализовать общий буфер, применяемый в задаче производителя и потребителя.
Помимо многочисленных механизмов межпроцессного взаимодействия, операционная система Windows 2000 также предоставляет множество механизмов синхронизации, включая семафоры, мьютексы, критические области и события. Все эти механизмы работают с потоками, а не процессами, так что когда поток блокируется на семафоре, другие потоки этого процесса (если такие есть) не затрагиваются и могут продолжать работу.
Семафор создается при помощи API-функции CreateSemaphore, которая может задать для него начальное значение, а также установить максимальное значение. Семафоры представляют собой объекты в ядре и, таким образом, обладают дескрипторами или дескрипторами защиты. Копия дескриптора может быть получена с помощью функции DuplicateHandle и передана другому процессу, в результате чего несколько процессов могут синхронизироваться, используя один семафор.
Мьютексы также представляют собой объекты ядра, используемые для синхронизации, но они проще семафоров, так как не содержат счетчиков. По существу, они являются блокировками, для работы с которыми используются функции API WaitForSingleObject и ReleaseMutex. Как и дескрипторы семафоров, дескрипторы мьютексов можно скопировать и передать другому процессу, так что потоки различных процессов смогут иметь доступ к одному и тому же мьютексу.
Третий механизм синхронизации основан на критических секциях (или критических областях). Критические секции подобны мьютексам, но отличаются тем, что они связаны с адресным пространством создавшего их потока. Поскольку критические секции не являются объектами ядра, у них нет дескрипторов или дескрипторов защиты и они не могут передаваться от одного процесса другому. Блокирование и разблокирование выполняется функциями EnterCrlt leal Section и LeaveCritical Sect Ion соответственно. Поскольку эти функции API в основном выполняются в пространстве пользователя и обращаются к системным вызовам в ядро, только когда требуется блокирование потока, они работают быстрее, чем мьютексы.
В последнем механизме синхронизации используются объекты ядра, называемые событиями, которые бывают двух видов: сбрасываемые вручную и сбрасываемые автоматически. Каждое событие может находиться в одном из двух состояний: установленном и сброшенном. Поток может ждать какого-либо события с помощью функции WaitForSingleObject. Если другой поток вызывает событие при помощи функции SetEvent, результат зависит от типа события. Если событие является сбрасываемым вручную, то все ждущие его потоки отпускаются, а событие остается в установленном состоянии, пока его кто-либо не сбросит при помощи функции ResetEvent. В случае сбрасываемого автоматически события отпускается только один ожидающий его поток, а событие тут же сбрасывается. Кроме функции SetEvent существует также функция PulseEvent, отличающаяся от первой функции тем, что если этого события никто не ждет, событие все равно само сбрасывается и, таким образом, пропадает впустую. При использовании функции SetEvent событие, которого никто не ждет, напротив, остается в установленном состоянии, так что как только какой-либо поток обратится к функции WaitForSingleObject, он будет тут же отпущен, после чего событие сбросится.
События, мьютексы и семафоры могут иметь имена и храниться в файловой системе, подобно именованным каналам. Несколько процессов могут синхронизироваться друг с другом, открывая одно и то же событие, мьютекс или семафор, что проще, чем создание такого объекта одним процессом и передача другим процессам дубликата дескриптора, хотя такой способ, конечно, также возможен.
Интерфейс Win32 API содержит около 100 вызовов, работающих с процессами, потоками и волокнами. Значительное количество этих вызовов в той или иной мере имеет отношение к межпроцессному взаимодействию.
