实现单实例的应用程序

今天面试，做了两道面试题，有道题，也是非常的有趣，下面简单的说说，原题是："有哪些方法可以实现单实例的应用程序？选择一种方法阐述它到底实现原理，流程及优缺点？

  然后他们给的答案是：信号量，共享内存，命名管道，绑定端口等。

  我顿时感觉整个人都不好了，首先想到的是微软操作系统的单实例的应用程序，再转到c++方面，也只有单例模型了。在我的脑海里没有关于linux这些单实例的知识。从网上找了找，看了看，说的也是有道理，是在下知识狭隘了。

转自http://www.cnblogs.com/highway-9/p/5517990.html

Linux编程之《只运行一个实例》

有些时候，我们要求一个程序在系统中只能启动一个实例。比如，Windows自带的播放软件Windows Medea Player在Windows里就只能启动一个实例。原因很简单，如果同时启动几个实例，却播放不同的文件，那么声音和图像就会引起混乱。在设计模式中，就有一个SINGLETON模式。对于程序而言，我们只有在程序启动的时候去检测某个设置，如果程序没有启动，就把设置更新为程序已经启动，然后正常启动程序；如果程序已经启动，那么就终止程序的启动。在程序退出的时候把设置恢复为程序没有启动。按照上面的思路，我们很容易就能想出一些方法：

• 文件锁
• 共享内存
• 管道
• 注册表（windows实现）
• etc...

该实例是使用文件锁来实现单例的，下面将完整代码贴上。

/************************************************
 * 该例程讲解Linux下程序只运行一个实例的编程实现
 *
 * 编写只运行一个实例的程序有很多种方式，比如通过管道
 * 共享内存、文件锁等，主要是要有一个全局flag标志该程序
 * 已经在运行了，本程序使用文件锁来实现单实例
************************************************/
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>   
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <string>

#ifndef PATH_MAX
#define PATH_MAX 1024   // 默认最大路径长度
#endif

std::string currentExeName()
{
    char buf[PATH_MAX] = {'\0'};

    int ret = readlink("/proc/self/exe", buf, PATH_MAX);
    if (ret < 0 || ret >= PATH_MAX)
    {
        return "";
    }

    std::string path(buf);
    int pos = path.find_last_of("/");
    if (pos == -1)
    {
        return "";
    }

    path = path.substr(pos + 1, path.size() - 1);

    return path;
}

bool runSingleInstance()
{
    // 获取当前可执行文件名
    std::string processName = currentExeName();
    if (processName.empty())
    {
        exit(1);
    }

    // 打开或创建一个文件
    std::string filePath = std::string("/var/run/") + processName + ".pid";
    int fd = open(filePath.c_str(), O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    if (fd < 0)
    {
        printf("Open file failed, error : %s", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    // 将该文件锁定
    // 锁定后的文件将不能够再次锁定
    struct flock fl;
    fl.l_type = F_WRLCK; // 写文件锁定
    fl.l_start = 0;
    fl.l_whence = SEEK_SET;
    fl.l_len = 0;
    int ret = fcntl(fd, F_SETLK, &fl);
    if (ret < 0)
    {
        if (errno == EACCES || errno == EAGAIN)
        {
            printf("%s already locked, error: %s\n", filePath.c_str(), strerror(errno));
            close(fd);
            return false;
        }
    }

    // 锁定文件后，将该进程的pid写入文件
    char buf[16] = {'\0'};
    sprintf(buf, "%d", getpid());
    ftruncate(fd, 0);
    ret = write(fd, buf, strlen(buf));
    if (ret < 0)
    {
        printf("Write file failed, file: %s, error: %s\n", filePath.c_str(), strerror(errno));
        close(fd);
        exit(1);
    }

    // 函数返回时不需要调用close(fd)
    // 不然文件锁将失效
    // 程序退出后kernel会自动close
    return true;
}

int main()
{
    if (!runSingleInstance())
    {
        printf("Process is already running\n");
        return 1;
    }

    printf("Process start...\n");
    sleep(5);
    printf("Process end...\n");

    return 0;
}
转自 http://www.linuxdiyf.com/linux/18341.html  Linux下程序单例模式的保证机制：/var/run/*.pid
在Linux 系统中/var/run下有很多以pid结尾的文件，这个其实是为了保证程序以单例模式运行而设计的。程序在启动后，首先打开（如果没有则创建）/var/run/xx.pid,然后尝试去设置文件锁，如果成功，则将程序的里程ID写入该文件，写入后注意不要关闭文件或解锁；如果加锁失败，表明程序已经有一个进程在运行了，则退出此次启动。此机制在一些程序尤其是服务器程序中很常见，例如sip服务器kamailio中就是这样保证程序以单例模式运行的。
注：程序退出后，文件锁自动解锁。

 

  

 

 

  #include <stdio.h> 
 

 

  #include <string.h> 
 
 

  #include <fcntl.h> 
 
 

  #include <stdlib.h> 
 
#define DEFAULT_FILE "/var/run/test.pid" 

 

  int main(int argc, char *argv[]) 
 
 

  { 
 
 

  int fd = -1; 
 
 

  char buf[32]; 
 

 

  fd = open(DEFAULT_FILE, O_WRONLY | O_CREAT, 0666); 
 
 

  if (fd < 0) { 
 
 

  perror("Fail to open"); 
 
 

  exit(1); 
 
 

  } 
 

 

  struct flock lock; 
 
 

  bzero(&lock, sizeof(lock)); 
 

 

  if (fcntl(fd, F_GETLK, &lock) < 0) { 
 
 

  perror("Fail to fcntl F_GETLK"); 
 
 

  exit(1); 
 
 

  } 
 

 

  lock.l_type = F_WRLCK; 
 
 

  lock.l_whence = SEEK_SET; 
 

 

  if (fcntl(fd, F_SETLK, &lock) < 0) { 
 
 

  perror("Fail to fcntl F_SETLK"); 
 
 

  exit(1); 
 
 

  } 
 

 

  pid_t pid = getpid(); 
 
 

  int len = snprintf(buf, 32, "%d\n", (int)pid); 
 
write(fd, buf, len); //Write pid to the file 
printf("Hello world\n"); 

 

  while(1); 
 
 

  return 0; 
 
 

  }
 

 

  

 

 

  编译：
 
gcc -o test test.c
运行：
1.打开终端： ./test

 

  cat /var/run/test.pid
 
 

  23409
 
2.打开另一终端：./test,打印错误如下：
Fail to fcntl F_SETLK: Resource temporarily unavailable
表示程序已经有实例运行。