简述
 
发布程序的时候，我们往往会遇到这种情况：
 
只需要用户运行一个实例进程
用户可以同时运行多个实例进程
 
一个实例进程的软件有很多，例如：360、酷狗… 
 多个实例进程的软件也很多，例如：Visual Studio、Qt Ctretor、QQ…
 
下面我们来介绍下如何实现一个实例进程。
 
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QSharedMemory
 
使用共享内存来实现，key值唯一，一般可以用组织名+应用名来确定。
 
首先，创建一个共享内存区，当第二个进程启动时，判断内存区数据是否建立，如果有，可以激活已打开的窗体，也可以退出。
 
当程序crash的时候，不能及时清除共享区数据，导致程序以后不能正常启动。
 
int main(int argc, char **argv)
{
    QApplication app(argc, argv);

    QCoreApplication::setOrganizationName("Company");
    QCoreApplication::setApplicationName("AppName");
    QString strKey = QCoreApplication::organizationName() + QCoreApplication::applicationName();

    QSharedMemory sharedMemory(strKey);
    if (!sharedMemory.create(512, QSharedMemory::ReadWrite))
    {
        QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("提示"), QStringLiteral("程序已运行！"));
        exit(0);
    }

    MainWindow window;
    window.show();

    return app.exec();
}
 
QLocalServer
 
QSingleApplication.h
 
#ifndef SINGLE_APPLICATION_H
#define SINGLE_APPLICATION_H

#include <QApplication>

class QLocalServer;

class QSingleApplication : public QApplication
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit QSingleApplication(int argc, char **argv);
    // 判断进程是否存在
    bool isRunning();

private slots:
    void newLocalConnection();

private:
    QLocalServer *m_pServer;
    bool m_bRunning;
};

#endif // SINGLE_APPLICATION_H
 
QSingleApplication.cpp
 
#include <QLocalSocket>
#include <QLocalServer>
#include <QFile>
#include <QTextStream>
#include "QSingleApplication.h"

QSingleApplication::QSingleApplication(int argc, char **argv)
    : QApplication(argc, argv),
      m_bRunning(false)
{
    QCoreApplication::setOrganizationName("Company");
    QCoreApplication::setApplicationName("AppName");
    QString strServerName = QCoreApplication::organizationName() + QCoreApplication::applicationName();

    QLocalSocket socket;
    socket.connectToServer(strServerName);

    if (socket.waitForConnected(500))
    {
        QTextStream stream(&socket);
        QStringList args = QCoreApplication::arguments();

        QString strArg = (args.count() > 1) ? args.last() : "";
        stream << strArg;
        stream.flush();
        qDebug() << "Have already connected to server.";

        socket.waitForBytesWritten();

        m_bRunning = true;
    }
    else
    {
        // 如果不能连接到服务器，则创建一个
        m_pServer = new QLocalServer(this);
        connect(m_pServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(newLocalConnection()));

        if (m_pServer->listen(strServerName))
        {
            // 防止程序崩溃，残留进程服务，直接移除
            if ((m_pServer->serverError() == QAbstractSocket::AddressInUseError) && QFile::exists(m_pServer->serverName()))
            {
                QFile::remove(m_pServer->serverName());
                m_pServer->listen(strServerName);
            }
        }
    }
}

void QSingleApplication::newLocalConnection()
{
    QLocalSocket *pSocket = m_pServer->nextPendingConnection();
    if (pSocket != NULL)
    {
        pSocket->waitForReadyRead(1000);

        QTextStream in(pSocket);
        QString strValue;
        in >> strValue;
        qDebug() << QString("The value is: %1").arg(strValue);

        delete pSocket;
        pSocket = NULL;
    }
}

bool QSingleApplication::isRunning()
{
    return m_bRunning;
}
 
使用方式
 
int main(int argc, char **argv)
{
    QSingleApplication app(argc,argv);
    if (app.isRunning())
    {
        QMessageBox::information(NULL, QStringLiteral("提示"), QStringLiteral("程序已运行！"));
        exit(0);
    }

    MainWindow window;
    window.show();

    return app.exec();
}
 
QtSingleApplication
 
QSingleApplication位于qt-solution里面，并不包含在Qt库中，遵循 LGPL 协议。
 
文档、源码、示例见：QtSingleApplication
 
任务列表
 
运行程序时，遍历任务列表，查看是当前所有运行中的进程，如果当前进程位置在映射路径中可以找到，则说明程序已经运行，否则，未运行。
 
更多参考
 
SingleApplication
Single App Instance

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
	char szCommandLine[] = "cmd";
	STARTUPINFO si = { sizeof(si) };
	PROCESS_INFORMATION pi;

	si.dwFlags = STARTF_USESHOWWINDOW;	// 指定wShowWindow成员有效
	si.wShowWindow = TRUE;			// 此成员设为TRUE的话则显示新建进程的主窗口，
						// 为FALSE的话则不显示
	BOOL bRet = ::CreateProcess (
		NULL,			// 不在此指定可执行文件的文件名
		szCommandLine,		// 命令行参数
		NULL,			// 默认进程安全性
		NULL,			// 默认线程安全性
		FALSE,			// 指定当前进程内的句柄不可以被子进程继承
		CREATE_NEW_CONSOLE,	// 为新进程创建一个新的控制台窗口
		NULL,			// 使用本进程的环境变量
		NULL,			// 使用本进程的驱动器和目录
		&si,
		&pi);

	if(bRet)
	{
		// 既然我们不使用两个句柄，最好是立刻将它们关闭
		::CloseHandle (pi.hThread);
		::CloseHandle (pi.hProcess);

		printf(" 新进程的进程ID号：%d /n", pi.dwProcessId);
		printf(" 新进程的主线程ID号：%d /n", pi.dwThreadId);	
	}
	return 0;
} 
 
知识点：
 
   创建一个进程需要用到CreateProcess函数，其在MSDN的描述如下：
 
The CreateProcess function creates a new process and its primary thread. The new process runs the specified executable file in the security context of the calling process.   
 
  即这个函数创建了一个新进程和它的主线程。这个新进程在安全环境中调用进程时运行指定的可执行文件。
 
  这个函数的定义如下：
 
  BOOL CreateProcess(
  LPCTSTR lpApplicationName,                 // name of executable module  可执行文件名
  LPTSTR lpCommandLine,                      // command line string   命令行参数
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes, // SD   进程安全性
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,  // SD   进程安全性
  BOOL bInheritHandles,                      // handle inheritance option   句柄继承选项
  DWORD dwCreationFlags,                     // creation flags   创建时的一些标识
  LPVOID lpEnvironment,                      // new environment block   新进程的环境变量
  LPCTSTR lpCurrentDirectory,                // current directory name   进程的目录
  LPSTARTUPINFO lpStartupInfo,               // startup information   开始信息
  LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation // process information   进程信息
);
 
 
 
各个参数具体设置如下：
 
1、lpApplicationName：  指向一个字符串选定可执行模块。这个字符串可以是可执行文件的全路径，或者是一部分名字。在一部分名字的情况下，函数会用当前的驱动器和当前的目录来完成指向。如果这个参数是NULL，这个模块名字是第一个被命令行参数限定空间的字符串
 
2、lpCommandLine：这个参数是NULL时，函数会用第一个参数，即lpApplicationName指定的字符串作为命令行参数
 
3、lpProcessAttributes：指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构体,来决定返回的句柄是否被子进程继承。如果这个参数设置为NULL，  
 
                                     那将不能被继承。
 
4、lpThreadAttributes：同上，只是来决定主线程是否被继承，为NULL时将不能被继承
 
5、bInheritHandles：指出新的进程是否会继承当前的进程的句柄。如果是TRUE，则可。反之为FALSE。
 
6、dwCreationFlags：指向用来控制优先权类和创建进程的标志。值有很多，具体参看MSDN，这里用的是CREATE_NEW_CONSOLE，
 
                                说明进程有新的控制台，而不是继承父进程。
 
7、lpEnvironment：如果这个参数为NULL，那么就会用当前进程的环境
 
8、lpCurrentDirectory：如果这个参数为NULL，那么就会用当前进程的驱动和目录
 
9、lpStartupInfo：Pointer to a STARTUPINFO structure that specifies how the main window for the new process 
 
                            should appear
 
10、lpProcessInformation：Pointer to a PROCESS_INFORMATION structure that receives identification information 
 
                                         about the new process. 
 
 
 
   STARTUPINFO结构体的具体参数参照MSDN，本例中，用了其中的俩个参数。dwFlags 和 wShowWindow。第一个参数用来指定有效性，第二个则是指定窗口是否显示。
 
  而PROCESS_INFORMATION结构体：
 
   typedef struct _PROCESS_INFORMATION { 
    HANDLE hProcess;   新建进程内核句柄
    HANDLE hThread;    新建进程主线程句柄
    DWORD dwProcessId;    新建进程ID
    DWORD dwThreadId;    新建进程主线程ID
} PROCESS_INFORMATION; 
 
 
 
关于ID号：当一个进程对象创建以后，系统会为一个内核对象分配一个唯一ID号，在系统中不会再有其他内核对象的ID号与此相同。
 
 
 
关闭句柄可以用CLoseHandle（）函数，参数是要关闭的句柄.

单个进程监听多个端口
单个进程创建多个 socket 绑定不同的端口，TCP, UDP 都行


多个进程监听同一个端口(multiple processes listen on same port)
方式1：通过 fork 创建子进程的方式可以实现，其他情况下不行。
当连接到来时，子进程、父进程都可以 accept, 这就是著名的“惊群”问题(thundering herd problem)。
NGINX 的 master/work 处理方法：
Flow of an NGINX worker process
可以设置 ffd 的 close-on-exec flag 避免子进程继承 fd.



方式2：我们都知道socket是网络上两个进程之间的双向通信链路， 即
socket = 《A进程的IP地址：端口号，B进程的IP地址：端口号》
那么有个问题就很有意思了，不同的进程可以监听在同一个IP地址:端口号么？
根据Unix网络编程中的知识可知，服务端监听一个端口会经历：
1、根据套接字类型(Ipv4,Ipv6等)创建套接字socket
2、将套接字bind绑定到具体的网络地址和端口号
3、调用listen开始在这个套接字上进行监听。
Unix提供了一个接口setsockopt()可以在bind之前设置套接字选项，其中就包括REUSEADDR这个选项，表明可以多个进程复用bind函数中指定的地址和端口号。
由此可知多个应用(进程)，包括同一个应用多次，都是可以绑定到同一个端口进行监听的。对应地C++、NET等高级语言也都提供了对应的接口。


从一些例子也可以看出，比如有时候你在服务器上执行netstat -ano可能会发现同一个应用程序在同一个端口上有多个监听，这是因为一些服务端应用程序可能会异常退出或者没有完全释放套接字，但是需要在重新启动时还能够再次监听同一个端口，所以需要能够具备重复监听同一个端口的能力，因此也出现上述情形。

 本文主要包括三个部分：
     一是如何实现一个守护进程，二是如何检测一个进程是否活着，三是保证某一执行文件只有一个实例在运行。
 
 /*
  * 1.守护进程
  */
 
 守护进程的最大特点就是脱离了中断，Linux提供了一个系统调用daemon()，要想自定义实现的话，主要包括以下六个步骤：
 
 1.第一步是使用umask函数，把所有的文件屏蔽字置0。文件屏蔽字是可以继承的，当你有相关操作时，如果你要创建一个文件，继承过来的屏蔽字可能阻止你创建相关属性的文件。比如：如果你明确的创建一个文件为组可读，组可写。如果你没有把屏蔽字清零，那么继承过来的屏蔽字可能不允许你添加这两个属性。
 
 2.第二步，创建一个子进程，并且令父进程退出。这样做有以下几个好处：一，如果守护进程是一个简单的shell命令启动的，那么父进程的终止可以使shell认为这个命令已经执行结束了。二，子进程继承了父进程的组ID，但又有自己的进程ID，所以我们可以保证目前的子进程不是进程组长。这一步也是我们接下来要用到的setid函数之前的必要条件。
 
 3.使用setsid函数创建一个新的对会话。首先，该进程变为一个新的会话组的会话头。其次，成为了新的进程组的组长。最后该进程不再控制终端。在system V 下，一些人建议在此时重新fork一次，并且令父进程退出。第二个子进程仍然是一个守护进程。这样做可以保证当前进程不是一个会话组的组长，这样就可以防止他获得控制终端的能力。作为选择，为了防止获得终端的控制权，确定打开终端驱动时明确设置O_NOCTTY。
 
 4.把当前工作目录变为根目录。当前的工作目录是继承父进程的。守护进程是一直存在的，除非你重启计算机。如果你的守护进程是挂载到文件系统上的，那这个文件系统就不能卸载掉。
 
 5.不需要的文件描述符应当关掉。这样可以防止守护进程持有从父进程继承过来的文件描述符。我们可以获取最大的文件描述符，或者使用getrlimit函数来决定最大的文件描述符的值。并且全部关闭。(非必要)
 
 6.一些守护进程把0，1，2这三个文件描述符指向/dev/null，这样的话，当库函数试图通过标准输入输出，标准错误时是没有效果的。当一个守护进程脱离了终端时，就没有地方打印信息；也没有地方接收来自用户的交互式输入。甚至当一个守护进程从一个交互式的会话开始，守护进程在后台运行，登陆会话关闭也不会影响到守护进程。如果其他用户用同样的终端登陆，我们不用设想从守护进程打印信息到终端，也别指望用户读取守护进程。
 
 以上主要参考：http://www.cnblogs.com/iceocean/articles/1650475.html
 
 
 /*
  * 2.如何检查一个进程是否活着
  */
     判断一个进程是否活着，我们主要是通过kill这一系统调用来完成，先看一下kill的manual page：
 
 
 
 
 
  
 
   [html] 
   view plain
    copy 
   
 
   
 
   
  
 
 
 
 
 #include <sys/types.h>  
 #include <signal.h>  
 int kill(pid_t pid, int sig)  
     DESCRIPTION  
     The  kill()  system  call can be used to send any signal to any process  
     group or process.  
     If pid is positive, then signal sig is sent to pid.  
     If pid equals 0, then sig is sent to every process in the process group  
     of the current process  
     If pid equals -1, then sig is sent to every process for which the call-  
     ing process has permission  to  send  signals,  except  for  process  1  
     (init), but see below.  
     If  pid  is less than -1, then sig is sent to every process in the pro-  
     cess group -pid.  
     If sig is 0, then no signal is sent, but error checking is  still  per-  
     formed.  
     if you can send a signal to PID, and returns 1 if you can't (don't have access or invalid PID)。  
 
 
     
     所以kill(pid,0)可以用于检测一个为pid的进程是否还活着[在shell下面可以用ps来查找],基本逻辑如下:
 
 
 
 
 
  
 
   [cpp] 
   view plain
    copy 
   
 
   
 
   
  
 
 
 
 
 if(kill(pid,0)!=0)  
     it's dead.  
 else  
     it's alive.  
 
 
 
 /*
  *3.保证某一执行文件只有一个实例在运行
  */
     这样的需求主要是解决保证只有同时只有一个这样的进程在运行，像mysql都这样处理：
     1.启动进程后，先检查pid文件是否存在，存在则读取之前写入的pid，然后用上面的kill(pid,0);来检查是否活着，
     2.活着则退出进程，不允许再启动一个进程，否则启动并将当前的pid写入pid文件。写入的时候要锁住文件，避免
     其他进程也往里面写，主要是lockf这个系统调用，方法是：
 
 
 
 
 
  
 
   [cpp] 
   view plain
    copy 
   
 
   
 
   
  
 
 
 
 
     /** 
      * @Brief  write the pid into the szPidFile 
      * 
      * @Param szPidFile name of pid file 
      */  
 void writePidFile(const char *szPidFile)  
 {  
     /*open the file*/  
     char            str[32];  
     int lfp = open(szPidFile, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0600);  
     if (lfp < 0) exit(1);  
   
     /*F_LOCK(block&lock) F_TLOCK(try&lock) F_ULOCK(unlock) F_TEST(will not lock)*/  
     if (lockf(lfp, F_TLOCK, 0) < 0) {  
         fprintf(stderr, "Can't Open Pid File: %s", szPidFile);  
         exit(0);  
     }  
   
     /*get the pid,and write it to the pid file.*/  
     sprintf(str, "%d\n", getpid()); // \n is a symbol.  
     ssize_t len = strlen(str);  
     ssize_t ret = write(lfp, str, len);  
     if (ret != len ) {  
         fprintf(stderr, "Can't Write Pid File: %s", szPidFile);  
         exit(0);  
     }  
     close(lfp);  
 }