linux句柄的概念是什么

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在linux中，句柄是一個標識符，是由系統(tǒng)所管理的引用標識，內(nèi)核可以通過句柄來計算出內(nèi)核里文件對象的地址；開發(fā)者只要獲得對象的句柄，就可以對對象進行任意的操作。

本教程操作環(huán)境：linux5.9.8系統(tǒng)、Dell G3電腦。

什么是句柄

句柄就是一個標識符，只要獲得對象的句柄，我們就可以對對象進行任意的操作。

句柄不是指針，操作系統(tǒng)用句柄可以找到一塊內(nèi)存，這個句柄可能是標識符，map的key，也可能是指針，看操作系統(tǒng)怎么處理的了。fd算是在某種程度上替代句柄吧；Linux 有相應(yīng)機制，但沒有統(tǒng)一的句柄類型，各種類型的系統(tǒng)資源由各自的類型來標識，由各自的接口操作。

在操作系統(tǒng)層面上，文件操作也有類似于FILE的一個概念，在Linux里，這叫做文件描述符(File Descriptor)，而在Windows里，叫做句柄(Handle)(以下在沒有歧義的時候統(tǒng)稱為句柄)。用戶通過某個函數(shù)打開文件以獲得句柄，此后用戶操縱文件皆通過該句柄進行。

粗暴的解釋

windowns中是handle，liunx類似的是fd，最早的windows開發(fā)書籍，handle是被翻譯成“把手”的。雖然不好聽，但是個人認為相當傳神。

雖然你握住的只是把手，卻能拉動整扇門，而且你根本不用在意那門長什么樣子

一扇門如果有多個把手，被不同的人（進程）握住，門往哪兒走就不好說了

設(shè)計這么一個句柄的原因在于句柄可以防止用戶隨意讀寫操作系統(tǒng)內(nèi)核的文件對象。無論是Linux還是Windows，文件句柄總是和內(nèi)核的文件對象相關(guān)聯(lián)的，但如何關(guān)聯(lián)細節(jié)用戶并不可見。內(nèi)核可以通過句柄來計算出內(nèi)核里文件對象的地址，但此能力并不對用戶開放。

在liunx中的句柄

在linux系統(tǒng)設(shè)計里面遵循一切都是文件的原則，即磁盤文件、目錄、網(wǎng)絡(luò)套接字、磁盤、管道等，所有這些都是文件，在我們進行打開的時候會返回一個fd，即是文件句柄。

如果頻繁的打開文件，或者打開網(wǎng)絡(luò)套接字而忘記釋放就會有句柄泄露的現(xiàn)象。

在linux系統(tǒng)中對進程可以調(diào)用的文件句柄數(shù)進行了限制，在默認情況下每個進程可以調(diào)用的最大句柄數(shù)是1024個，如果超過了這個限制，進程將無法獲取新的句柄，而從導(dǎo)致不能打開新的文件或者網(wǎng)絡(luò)套接字，對于線上服務(wù)器即會出現(xiàn)服務(wù)被拒絕的情況。

下面舉一個實際的例子，在Linux中，值為0、1、2的fd分別代表標準輸入、標準輸出和標準錯誤輸出。在程序中打開文件得到的fd從3開始增長。

fd具體是什么呢?

在內(nèi)核中，每一個進程都有一個私有的“打開文件表”，這個表是一個指針數(shù)組，每一個元素都指向一個內(nèi)核的打開文件對象。

而fd，就是這個表的下標。當用戶打開一個文件時，內(nèi)核會在內(nèi)部生成一個打開文件對象，并在這個表里找到一個空項，讓這一項指向生成的打開文件對象，并返回這一項的下標作為fd。

由于這個表處于內(nèi)核，并且用戶無法訪問到，因此用戶即使擁有fd，也無法得到打開文件對象的地址，只能夠通過系統(tǒng)提供的函數(shù)來操作。

在C語言里，操縱文件的渠道則是FILE結(jié)構(gòu)，不難想象，C語言中的FILE結(jié)構(gòu)必定和fd有一對一的關(guān)系，每個FILE結(jié)構(gòu)都會記錄自己唯一對應(yīng)的fd。

在程序設(shè)計中,句柄是一種特殊的智能指針。當一個應(yīng)用程序要引用其他系統(tǒng)(如數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng) )所管理的內(nèi)存 塊或?qū)ο?時，就要使用句柄。

句柄與普通指針的區(qū)別在于，指針包含的是引用對象的內(nèi)存地址，而句柄則是由系統(tǒng)所管理的引用標識，該標識可以被系統(tǒng)重新定位到一個內(nèi)存地址上。這種間接訪問對象的模式增強了系統(tǒng)對引用對象 的控制。

在上世紀80年代的操作系統(tǒng)（如Mac OS 和Windows ）的內(nèi)存管理 中，句柄被廣泛應(yīng)用。Unix 系統(tǒng)的文件描述符 基本上也屬于句柄。和其它桌面環(huán)境 一樣，Windows API 大量使用句柄來標識系統(tǒng)中的對象 ，并建立操作系統(tǒng)與用戶空間 之間的通信渠道。例如，桌面上的一個窗體由一個HWND 類型的句柄來標識。

如今，內(nèi)存容量的增大和虛擬內(nèi)存算法使得更簡單的指針愈加受到青睞，而指向另一指針的那類句柄受到冷淡。盡管如此，許多操作系統(tǒng)仍然把指向私有對象的指針以及進程傳遞給客戶端的內(nèi)部數(shù)組下標稱為句柄。

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