「面試專欄」前端面試之操作系統(tǒng)篇

• 🎹序言
• 🎸一、思維導圖
• 🎺二、常見面試題
• • 1、進程和線程以及它們的區(qū)別
  • 2、進程間通信的幾種方式
  • • （1）管道(pipe)及命名管道(named pipe)
    • （2）信號(signal)
    • （3）消息隊列
    • （4）共享內(nèi)存
    • （5）信號量
    • （6）套接字
  • 3、線程同步的方式
  • • （1）互斥量 Synchronized/Lock
    • （2）信號量 Semphare
    • （3）事件(信號)Wait/Notify
  • 4、什么是死鎖？死鎖產(chǎn)生的條件？
  • • （1）死鎖的概念
    • （2）死鎖產(chǎn)生的四個必要條件
    • （3）處理死鎖的基本策略和常用方法
  • 5、進程有哪幾種狀態(tài)？
  • 6、線程有幾種狀態(tài)？
  • 7、段式存儲管理
  • • （1）段式存儲管理是什么？
    • （2）段式管理的優(yōu)缺點
    • （3）頁式存儲管理方案
    • （4）頁式存儲管理的優(yōu)缺點
  • 8、進程調(diào)度策略
  • • （1）FCFS(先來先服務(wù)，隊列實現(xiàn)，非搶占的)
    • （2）SJF(最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法)
    • （3）優(yōu)先級調(diào)度算法(可以是搶占的，也可以是非搶占的)
    • （4）時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(可搶占的)
    • （5）多級隊列調(diào)度算法
    • （6）多級反饋隊列調(diào)度算法
  • 9、頁面調(diào)度算法
  • 10、局部性原理
• 🎻三、結(jié)束語
• 🐣彩蛋 One More Thing
• • 🏷?pdf內(nèi)容獲取
  • 🏷?更新地址
  • 🏷?番外篇

🎹序言

操作系統(tǒng)對于前端來說考察的內(nèi)容并不多，所以在今天的文章中將依據(jù)比較常考的知識點進行歸納總結(jié)。

下面開始本文的講解~

🎸一、思維導圖

我們先用一張思維導圖來梳理操作系統(tǒng)相關(guān)的面試題。具體如下👇

下面開始歸納操作系統(tǒng)常見的面試題。

🎺二、常見面試題

1、進程和線程以及它們的區(qū)別

• 進程是對程序運行時的封裝，是系統(tǒng)進行資源調(diào)度和分配的的基本單位，實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的并發(fā)；
• 線程是進程的子任務(wù)，是CPU調(diào)度和分配的基本單位，用于保證程序的實時性，實現(xiàn)進程內(nèi)部的并發(fā)；
• 一個程序至少有一個進程，一個進程至少有一個線程，線程依賴于進程而存在；
• 進程在執(zhí)行過程中擁有獨立的內(nèi)存單元，而多個線程共享進程的內(nèi)存。

2、進程間通信的幾種方式

（1）管道(pipe)及命名管道(named pipe)

• 管道可用于具有親緣關(guān)系的父子進程間的通信。
• 命名管道除了具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關(guān)系進程間的通信。

（2）信號(signal)

• 信號是一種比較復雜的通信方式，用于通知和接收某個已經(jīng)發(fā)生的進程事件。

（3）消息隊列

• 消息隊列是消息的鏈接表，它克服了以上兩種通信方式中信號量有限的缺點。
• 具有寫權(quán)限的進程可以按照一定的規(guī)則向消息隊列中添加新信息。
• 對消息隊列有讀權(quán)限的進程則可以從消息隊列中讀取信息。

（4）共享內(nèi)存

• 可以說這是最有用的進程間通信方式。
• 它使得多個進程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，不同進程可以及時看到對方進程中對共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的更新。
• 這種方式需要依靠某種同步操作，如互斥鎖和信號量等。

（5）信號量

• 主要作為進程之間及同一種進程的不同線程之間的同步和互斥手段；

（6）套接字

• 這是一種更為一般的進程間通信機制，它可用于網(wǎng)絡(luò)中不同機器之間的進程間通信，應(yīng)用非常廣泛。

3、線程同步的方式

（1）互斥量 Synchronized/Lock

• 采用互斥對象機制，只有擁有互斥對象的線程才有訪問公共資源的權(quán)限。
• 因為互斥對象只有一個，所以可以保證公共資源不會被多個線程同時訪問。

（2）信號量 Semphare

• 它允許同一時刻多個線程訪問同一資源，但是需要控制同一時刻訪問此資源的最大線程數(shù)量。

（3）事件(信號)Wait/Notify

• 通過通知操作的方式來保持多線程同步，還可以方便的實現(xiàn)多線程優(yōu)先級的比較操作。

4、什么是死鎖？死鎖產(chǎn)生的條件？

（1）死鎖的概念

• 在兩個或者多個并發(fā)進程中，如果每個進程持有某種資源而又等待其它進程釋放它或它們現(xiàn)在保持著的資源，在未改變這種狀態(tài)之前都不能向前推進，稱這一組進程產(chǎn)生了死鎖。
• 通俗的講，就是兩個或多個進程無限期的阻塞、相互等待的一種狀態(tài)。

（2）死鎖產(chǎn)生的四個必要條件

• 互斥：至少有一個資源必須屬于非共享模式，即一次只能被一個進程使用；若其他申請使用該資源，那么申請進程必須等到該資源被釋放為止。
• 占有并等待：一個進程必須占有至少一個資源，并等待另一個資源，而該資源為其他進程所占有。
• 非搶占：進程不能被搶占，即資源只能被進程在完成任務(wù)后自愿釋放。
• 循環(huán)等待：若干進程之間形成一種頭尾相接的環(huán)形等待資源關(guān)系。

（3）處理死鎖的基本策略和常用方法

• 解決死鎖的基本方法主要有預防死鎖、避免死鎖、檢測死鎖、解除死鎖 、鴕鳥策略等。

5、進程有哪幾種狀態(tài)？

**（1）就緒狀態(tài)：**進程已獲得除處理機以外的所需資源，等待分配處理機資源。

**（2）運行狀態(tài)：**占用處理機資源運行，處于此狀態(tài)的進程數(shù)小于等于CPU數(shù)。

（3）阻塞狀態(tài)： 進程等待某種條件，在條件未滿足之前無法執(zhí)行。

6、線程有幾種狀態(tài)？

在 Java虛擬機 中，線程從最初的創(chuàng)建到最終的消亡，要經(jīng)歷若干個狀態(tài)：

• 創(chuàng)建 (new) 、就緒 (runnable/start) 、運行 (running) 、阻塞 (blocked) 、等待 (waiting) 、時間等待 (time waiting) 和 消亡 (dead/terminated) 。
• 在給定的時間點上，一個線程只能處于一種狀態(tài)。

7、段式存儲管理

（1）段式存儲管理是什么？

段式存儲管理是一種符合用戶視角的內(nèi)存分配管理方案。

在段式存儲管理中，將程序的地址空間劃分為若干段(segment)，如代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段；

這樣每個進程有一個二維地址空間，相互獨立，互不干擾。

（2）段式管理的優(yōu)缺點

• 優(yōu)點：沒有內(nèi)碎片（因為段大小可變，可通過改變段大小來消除內(nèi)碎片）。
• 缺點：但段換入換出時，會產(chǎn)生外碎片（比如 4k 的段換 5k 的段，會產(chǎn)生 1k 的外碎片）。

（3）頁式存儲管理方案

頁式存儲管理方案是一種用戶視角下內(nèi)存與物理內(nèi)存相分離的內(nèi)存分配管理方案。

在頁式存儲管理中，將程序的邏輯地址劃分為固定大小的頁 (page) ，而物理內(nèi)存劃分為同樣大小的幀，程序加載時，可以將任意一頁放入內(nèi)存中任意一個幀，這些幀不必連續(xù)，從而實現(xiàn)了離散分離。

（4）頁式存儲管理的優(yōu)缺點

• 優(yōu)點：沒有外碎片（因為頁的大小固定）。
• 缺點：但會產(chǎn)生內(nèi)碎片（一個頁可能填充不滿）。

8、進程調(diào)度策略

（1）FCFS(先來先服務(wù)，隊列實現(xiàn)，非搶占的)

先請求 CPU 的進程先分配到 CPU 。

（2）SJF(最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法)

平均等待時間最短，但難以知道下一個 CPU 區(qū)間長度。

（3）優(yōu)先級調(diào)度算法(可以是搶占的，也可以是非搶占的)

優(yōu)先級越高越先分配到 CPU ，相同優(yōu)先級先到先服務(wù)。

存在的主要問題是：低優(yōu)先級進程無窮等待 CPU ，會導致無窮阻塞或饑餓。

解決方案：老化（即對超過一定時間還未使用的進程進行刪除）。

（4）時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(可搶占的)

隊列中沒有進程被分配超過一個時間片的 CPU 時間，除非它是唯一可運行的進程。

如果進程的 CPU 區(qū)間超過了一個時間片，那么該進程就被搶占并放回就緒隊列。

（5）多級隊列調(diào)度算法

將就緒隊列分成多個獨立的隊列，每個隊列都有自己的調(diào)度算法，隊列之間采用固定優(yōu)先級搶占調(diào)度。

其中，一個進程根據(jù)自身屬性被永久地分配到一個隊列中。

（6）多級反饋隊列調(diào)度算法

與多級隊列調(diào)度算法相比，其允許進程在隊列之間移動：若進程使用過多 CPU 時間，那么它會被轉(zhuǎn)移到更低的優(yōu)先級隊列。

在較低優(yōu)先級隊列等待時間過長的進程會被轉(zhuǎn)移到更高優(yōu)先級隊列，以防止饑餓發(fā)生。

9、頁面調(diào)度算法

FIFO先進先出算法：在操作系統(tǒng)中經(jīng)常被用到，比如作業(yè)調(diào)度（主要實現(xiàn)簡單，很容易想到）。

LRU(Least recently use)最近最少使用算法：根據(jù)開始使用時間到現(xiàn)在為止的時間長短來判斷。

LFU(Least frequently use)最少使用次數(shù)算法：根據(jù)使用次數(shù)來判斷。

OPT(Optimal replacement)最優(yōu)置換算法：理論的最優(yōu)，所謂理論，就是要保證置換出去的是不再被使用的頁，或者是在實際內(nèi)存中最晚使用的頁。

10、局部性原理

（1） 時間上的局部性：最近被訪問的頁在不久的將來還會被訪問。

（2）空間上的局部性：內(nèi)存中被訪問的頁周圍的頁也很可能被訪問。

🎻三、結(jié)束語

大家可以看到，對于操作系統(tǒng)的面試來說，基本上都在圍繞著進程和線程這兩個概念交談。所以在學習的過程中，可以以這兩個點來作為主線來對知識點進行擴充和歸納。

關(guān)于操作系統(tǒng)的面經(jīng)歸納到這里就結(jié)束啦！希望對大家有幫助~

🐣彩蛋 One More Thing

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🏷?番外篇

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• 以上就是本文的全部內(nèi)容！我們下期見！👋👋👋

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的「offer来了」进程线程有啥关系？10个知识点带你巩固操作系统基础知识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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