计算机基础

计算机基础

1. 进程，线程和协程有什么关系和区别？

   1. 关系: 进程是资源的分配单元，而线程是CPU调度的基本单元； 同一个进程中可以包括多个线程； 进程结束后它拥有的所有线程都将销毁，而线程的结束不会影响同个进程中的其他线程的结束； 线程中执行时一般都要进行同步和互斥，因为他们共享同一进程的所有资源； 协程的本质就是使用当前进程在不同的函数代码中切换执行，可以理解为并行；
   2. 效率: 进程<线<协程
   3. 特点: 每个进程拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，亦不共享栈，由操作系统调用 线程在进程内部拥有自己独立的栈和共享的堆，由操作系统调用(标准线程是这样的) 协程和线程一样共享堆，不共享栈，在代码层面调度
   4. 线程和协程相比优势: 1、减少了线程切换的成本,协程在用户态切换,减少一次内核态的调用; 2、协程的第二大优势就是，不需要多线程的锁机制，因为只有一个线程; 3、协程更轻量级。创建一个线程栈大概需要 1M 左右，而协程栈大概只需要几 K 或者几十K; 4、Golang里因为GPM调度器

   进程和线程切换区别:
   1. 进程切换涉及到虚拟地址空间的切换而线程切换则不会，
   这也是为什么进程切换要比线程切换慢的原因:
   地址转化为物理地址需要查找页表，页表查找是一个很慢的过程，因此通常使用Cache来缓存常用
   的地址映射，这样可以加速页表查找，这个Cache就是TLB，Translation Lookaside Buffer，TLB本质上就是一个cache，是用来加速页表查找的。
   而且每个进程都有自己的虚拟地址空间，那么显然每个进程都有自己的页表，那么当进程切换后页表也要进行切换，页表切换后TLB就失效了，cache
   失效导致命中率降低，那么虚拟地址转换为物理地址就会变慢，表现出来的就是程序运行会变慢，而线程切换不会导致TLB失效，因为线程无需切换地
   址空间，因此我们通常说线程切换比进程切换快，原因就在这里。

2. 什么是并发，什么是并行？

   并发单核上进程切换执行。
   并行每个核心执行一个进程，同时执行。

3. 进程间的同步方式有哪些，通信方式有哪些？

   进程间的同步方式有：
   1. 信号量：一种整数计数器，可以用来控制对共享资源的访问。
   2. 条件变量：用于在进程间或线程间同步，可以挂起和唤醒指定的进程/线程。
   3. 读写锁：用于在多读单写的场景中对共享资源的保护。
   4. 互斥量：一种互相排斥的锁，用于控制同一时刻只有一个进程/线程能够访问共享资源。

   进程间的通信方式有：
   1. 管道：父子进程间的单向通信。
   2. 套接字：网络上不同主机间的通信。
   3. 共享内存：多进程共享同一块内存，实现快速的进程间通信。
   4. 信号：用于进程间的异步通信。

4. 线程间的同步方式有哪些？

   线程间通信: 互斥量、信号量、事件

   1. 互斥量(Mutex)：采⽤互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有⼀个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。互斥量用一个整型表示，0是解锁， 其他值表示加锁，多个线程阻塞在互斥量则随机选取一个进入临界区
   2. 信号量(Semphares) ：它允许同⼀时刻多个线程访问同⼀资源，但是需要控制同⼀时刻访问此资源的最⼤线程数量
   3. Read-Write Lock读写锁：支持多个读线程同时访问，但只允许一个写线程访问。
   4. Atomic操作：通过原子操作实现线程间的同步。
   5. 事件(Event) :Wait/Notify：通过通知操作的⽅式来保持多线程同步，还可以⽅便的实现多线程优先级的⽐较操

5. 进程有哪些状态，进程是如何调度的？

   NULL→新建态：执行一个程序，创建一个子进程。
   新建态→就绪态：当操作系统完成了进程创建的必要操作，并且当前系统的性能和虚拟内存的容量均允许。
   运行态→终止态：当一个进程到达了自然结束点，或是出现了无法克服的错误，或是被操作系统所终结，或是被其他有终止权的进程所终结。
   运行态→就绪态：运行时间片到；出现有更高优先权进程。
   运行态→等待态：等待使用资源；如等待外设传输；等待人工干预。
   就绪态→终止态：未在状态转换图中显示，但某些操作系统允许父进程终结子进程。
   等待态→终止态：未在状态转换图中显示，但某些操作系统允许父进程终结子进程。
   终止态→NULL：完成善后操作。

   进程是如何调度的：
   先来先服务(FCFS)算法、短作业优先(SJF)调度算法、优先级调度算法、时间片轮转调度算法、
   多级反馈队列算法：将所有进程分为多个优先级级别，每个级别内采用先来先服务或者短作业优先的算法进行调度。

6. 什么是死锁，什么情况下会产生死锁？怎么解决？

   死锁是指两个或多个线程因竞争资源互相等待导致的状态。当两个或多个线程都持有一个资源并试图获取对方占用的资源时，就可能会发生死锁。

   解决方式：
   死锁避免：通过预先分析死锁的可能性来避免死锁的发生。
   死锁检测：通过定期检测系统中是否存在死锁，并在发现死锁时采取适当的行动。
   死锁预防：通过限制系统中的某些行为来预防死锁的发生。
   死锁解除：通过强制终止一个或多个线程来释放占用的资源以解除死锁。

7. 中断和轮询有什么区别？

   轮询：轮询则是不断地询问某个条件是否满足，当满足时执行某个操作。它没有中断那样的灵活性，但是简单易懂。
   中断：中断是当一个线程完成某个任务或者被某些事件打断时，在其他线程继续执行。