本系列将按类别对题目进行分类整理,重要的地方标上星星,这样有利于大家打下坚实的基础。
本文均为嵌入式笔试面试高频题目
一、进程与线程
1、什么是进程、线程,有什么区别?
进程是资源(CPU、内存等)分配的基本单位,线程是CPU调度和分配的基本单位(程序执行的最小单位)。同一时间,如果CPU是单核,只有一个进程在执行,所谓的并发执行,也是顺序执行,只不过由于切换速度太快,你以为这些进程在同步执行而已。多核CPU可以同一时间点有多个进程在执行。
2、多进程、多线程的优缺点
说明:一个进程由进程控制块、数据段、代码段组成,进程本身不可以运行程序,而是像一个容器一样,先创建出一个主线程,分配给主线程一定的系统资源,这时候就可以在主线程开始实现各种功能。当我们需要实现更复杂的功能时,可以在主线程里创建多个子线程,多个线程在同一个进程里,利用这个进程所拥有的系统资源合作完成某些功能。
优缺点:1)一个进程死了不影响其他进程,一个线程崩溃很可能影响到它本身所处的整个进程。2) 创建多进程的系统花销大于创建多线程。3)多进程通讯因为需要跨越进程边界,不适合大量数据的传送,适合小数据或者密集数据的传送。多线程无需跨越进程边界,适合各线程间大量数据的传送。并且多线程可以共享同一进程里的共享内存和变量。
3、什么时候用进程,什么时候用线程
1)创建和销毁较频繁使用线程,因为创建进程花销大。2)需要大量数据传送使用线程,因为多线程切换速度快,不需要跨越进程边界。3)安全稳定选进程;快速频繁选线程;
4、多进程、多线程同步(通讯)的方法
进程间通讯:
(1)有名管道/无名管道(2)信号(3)共享内存(4)消息队列(5)信号量(6)socket
线程通讯(锁):
(1)信号量(2)读写锁(3)条件变量(4)互斥锁(5)自旋锁
5、进程线程的状态转换图
(1)就绪状态:进程已获得除CPU外的所有必要资源,只等待CPU时的状态。一个系统会将多个处于就绪状态的进程排成一个就绪队列。
(2)执行状态:进程已获CPU,正在执行。单处理机系统中,处于执行状态的进程只一个;多处理机系统中,有多个处于执行状态的进程。
(3)阻塞状态:正在执行的进程由于某种原因而暂时无法继续执行,便放弃处理机而处于暂停状态,即进程执行受阻。(这种状态又称等待状态或封锁状态)
通常导致进程阻塞的典型事件有:请求I/O,申请缓冲空间等。
一般,将处于阻塞状态的进程排成一个队列,有的系统还根据阻塞原因不同把这些阻塞集成排成多个队列。
(1) 就绪→执行
处于就绪状态的进程,当进程调度程序为之分配了处理机后,该进程便由就绪状态转变成执行状态。
(2) 执行→就绪
处于执行状态的进程在其执行过程中,因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机,于是进程从执行状态转变成就绪状态。
(3) 执行→阻塞
正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时,便从执行状态变成阻塞状态。
(4) 阻塞→就绪
处于阻塞状态的进程,若其等待的事件已经发生,于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。
6、父进程、子进程
父进程调用fork()以后,克隆出一个子进程,子进程和父进程拥有相同内容的代码段、数据段和用户堆栈。父进程和子进程谁先执行不一定,看CPU。所以我们一般我们会设置父进程等待子进程执行完毕。
7、说明什么是上下文切换?
你可以有很多角度,有进程上下文,有中断上下文。
进程上下文:一个进程在执行的时候,CPU的所有寄存器中的值、进程的状态以及堆栈中的内容,当内核需要切换到另一个进程时,它需要保存当前进程的所有状态,即保存当前进程的进程上下文,以便再次执行该进程时,能够恢复切换时的状态,继续执行。
中断上下文:由于触发信号,导致CPU中断当前进程,转而去执行另外的程序。那么当前进程的所有资源要保存,比如堆栈和指针。保存过后转而去执行中断处理程序,快读执行完毕返回,返回后恢复上一个进程的资源,继续执行。这就是中断的上下文。