面试准备-操作系统篇

    整理一下操作系统篇会问到的一些知识点,学习过程中如有错误,欢迎私聊我纠正。

面试准备–操作系统篇

CPU突然飙升原因?

(1)代码中某个位置读取数据量较大,导致系统内存耗尽,从而导致Full GC次数过多,系统缓慢;
(2)代码中有比较耗CPU的操作,导致CPU过高,系统运行缓慢;相对来说,这是出现频率最高的两种线上问题,而且它们会直接导致系统不可用。

线程的五种状态?

线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一:新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态及死亡状态。
(1)新建状态(New): 当用new操作符创建一个线程时, 例如new Thread(r),线程还没有开始运行,此时线程处在新建状态。 当一个线程处于新生状态时,程序还没有开始运行线程中的代码。
(2)就绪状态(Runnable):一个新创建的线程并不自动开始运行,要执行线程,必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程,start()方法创建线程运行的系统资源,并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后,线程就处于就绪状态。
处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法,线程还必须同其他线程竞争CPU时间,只有获得CPU时间才可以运行线程。因为在单CPU的计算机系统中,不可能同时运行多个线程,一个时刻仅有一个线程处于运行状态。因此此时可能有多个线程处于就绪状态。对多个处于就绪状态的线程是由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度的。
3.运行状态(Running):当线程获得CPU时间后,它才进入运行状态,真正开始执行run()方法.
4.阻塞状态(Blocked):线程运行过程中,可能由于各种原因进入阻塞状态:
1>线程通过调用sleep方法进入睡眠状态;
2>线程调用一个在I/O上被阻塞的操作,即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者;
3>线程试图得到一个锁,而该锁正被其他线程持有;
4>线程在等待某个触发条件;
所谓阻塞状态是正在运行的线程没有运行结束,暂时让出CPU,这时其他处于就绪状态的线程就可以获得CPU时间,进入运行状态。
5.死亡状态(Dead):有两个原因会导致线程死亡:
1) run方法正常退出而自然死亡,
2) 一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死。
为了确定线程在当前是否存活着(就是要么是可运行的,要么是被阻塞了),需要使用isAlive方法。如果是可运行或被阻塞,这个方法返回true; 如果线程仍旧是new状态且不是可运行的, 或者线程死亡了,则返回false.

进程和线程的区别?

程序是静态的指令集合,而进程是运行中的指令集合。
地址空间:线程共享本进程的地址空间,进程之间是独立的地址空间;
资源:线程共享本进程的资源如CPU、I/O、内存等,不利于资源的管理和保护,而进程之间的资源是独立的,能很好的进行资源的管理和保护;
健壮性:多进程要比多线程健壮,一个进程奔溃,在保护模式下不会对其他进程产生影响,而一个线程奔溃整个进程都死掉。
执行过程:每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口,执行开销大。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制,执行开销小。
切换时:进程切换时,消耗的资源大,效率高。所以涉及到频繁的切换时,使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程不能用进程。
其他:线程是处理器调度的基本单位,进程是资源分配的基本单位。
拥有资源
进程是资源分配的基本单位,但是线程不拥有资源,线程可以访问同一进程的资源

调度
线程是独立调度的基本单位,同一进程中,线程的切换不会引起进程切换,从一个进程内的线程切换到另一个进程内的线程会引起进程切换

系统开销
创建和撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。同样的在进程切换时,也会涉及当前执行进程 CPU 环境的保存以及新调度进程 CPU 环境的设置,而线程的切换只需保存和设置少量寄存器的内容,开销很小

通信方面
进程间通信需要进程同步和互斥手段的辅助,以保证数据的一致性。而线程间可以通过直接读/写同一进程中的数据段(如全局变量)来进行通信。

进程和线程的通信区别?

进程通信方式
1)管道:半双工,单向流动,只能在具有亲缘关系的进程之间通信,如父子;
2)有名管道:允许无亲缘关系进程之间通信;
3)信号量:是一个计数器,控制多个进程对共享资源的访问;作为锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程间不同线程之间同步的手段;
4)共享内存:共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
5)消息队列( messagequeue):消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点;
6)信号 (sinal ):信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。
线程的通信方式
1)锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁
互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。 读写锁允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的。
*条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
2)信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量;
3)信号机制(Signal):类似进程间的信号处理;
4)线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制;

总结

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