用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的區(qū)別？

內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)是操作系統(tǒng)下的兩種運(yùn)行模式。它們的主要區(qū)別在于權(quán)限和可執(zhí)行的操作：

內(nèi)核態(tài)：在內(nèi)核態(tài)下，CPU可以執(zhí)行所有的指令和訪問所有的硬件資源。這種模式下的操作具有更高的權(quán)限，主要用于操作系統(tǒng)內(nèi)核的運(yùn)行。

用戶態(tài)：在用戶態(tài)下，CPU只能運(yùn)行部分指令集，不能直接訪問硬件資源。這種模式下的操作權(quán)限較低，主要用于運(yùn)行用戶程序。

內(nèi)核態(tài)的底層操作主要包括：內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序控制、系統(tǒng)調(diào)用等，這些操作通常涉及到操作系統(tǒng)的核心功能，需要較高的權(quán)限來執(zhí)行。

分為內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.安全性：通過對(duì)權(quán)限的劃分，用戶程序無法直接訪問硬件資源，避免了惡意程序?qū)ο到y(tǒng)資源的破壞。

2.穩(wěn)定性：用戶態(tài)程序出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)，避免了程序故障導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。

3.隔離性：內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的劃分使得操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶程序之間有了明確的邊界，有利于系統(tǒng)的模塊化和維護(hù)。

線程和進(jìn)程的區(qū)別是什么？

1.本質(zhì)區(qū)別：進(jìn)程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，線程是任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行的基本單位。

2.在開銷方面：每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的代碼和數(shù)據(jù)空間（程序上下文），程序之間的切換會(huì)有較大的開銷；線程可以看作是輕量級(jí)的進(jìn)程，同一類線程共享代碼和數(shù)據(jù)空間，每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器，線程之間切換的開銷小。

3.穩(wěn)定性方面：進(jìn)程中的某個(gè)線程崩潰了，可能導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程都崩潰。而進(jìn)程中的某個(gè)子進(jìn)程崩潰了，并不會(huì)影響其他的進(jìn)程。

4.內(nèi)存分配方面：系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)為每個(gè)進(jìn)程分配內(nèi)存空間；而對(duì)線程而言，除了CPU之外，系統(tǒng)不會(huì)為線程分配內(nèi)存（線程所使用的資源來自所屬進(jìn)程的資源），線程組之間只能共享資源。

5.包含關(guān)系：沒有線程的進(jìn)程可以看作是單線程的；如果一個(gè)進(jìn)程內(nèi)有多個(gè)線程，則執(zhí)行過程不是一條線的，而是多條線。

進(jìn)程，線程，協(xié)程的區(qū)別是什么？

進(jìn)程是操作系統(tǒng)中資源分配和調(diào)度的基本單位，它擁有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的堆和棧，不與其他進(jìn)程共享。進(jìn)程間通信需要通過特定的機(jī)制，如管道、消息隊(duì)列、信號(hào)量等。由于進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間，因此其穩(wěn)定性和安全性相對(duì)較高，但同時(shí)上下文切換的開銷也較大，因?yàn)樾枰４婧突謴?fù)整個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)。

線程是進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元，也是CPU調(diào)度和分派的基本單位。與進(jìn)程不同，線程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間，包括堆和全局變量。線程之間的通信更加高效，因?yàn)樗鼈兛梢灾苯幼x寫共享內(nèi)存。線程的上下文切換開銷較小，因?yàn)橹恍枰４婧突謴?fù)線程的上下文，而不是整個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)。然而，由于多個(gè)線程共享內(nèi)存空間，因此存在數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和線程安全問題，需要通過同步和互斥機(jī)制來解決。

協(xié)程是一種用戶態(tài)的輕量級(jí)線程，其調(diào)度完全由用戶程序控制，不需要內(nèi)核的參與。協(xié)程擁有之間的寄存器上下文和棧，但與其他協(xié)程共享堆內(nèi)存。協(xié)程的切換開銷非常小，因?yàn)橹恍枰４婧突謴?fù)協(xié)程的上下文，而無需進(jìn)行內(nèi)核級(jí)的上下文切換。這使得協(xié)程在處理大量并發(fā)任務(wù)時(shí)具有非常高的效率。然而，協(xié)程需要程序員顯式的進(jìn)行調(diào)度和管理，相對(duì)于線程和進(jìn)程來說，其編程模型更為復(fù)雜。

為什么進(jìn)程崩潰不會(huì)對(duì)其他進(jìn)程產(chǎn)生很大影響

1.進(jìn)程隔離性：每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程崩潰時(shí)，其內(nèi)存空間會(huì)被操作系統(tǒng)收回，不會(huì)影響其他進(jìn)程的內(nèi)存空間。這種進(jìn)程間的隔離性保證了一個(gè)進(jìn)程崩潰不會(huì)直接影響其他進(jìn)程的執(zhí)行。

2.進(jìn)程獨(dú)立性：每個(gè)進(jìn)程都是獨(dú)立運(yùn)行的，它們之間不會(huì)共享資源，如文件、網(wǎng)絡(luò)連接等。因此，一個(gè)進(jìn)程的崩潰通常不會(huì)對(duì)其他進(jìn)程的資源產(chǎn)生影響。

多線程比單線程的優(yōu)勢(shì)，劣勢(shì)？

優(yōu)勢(shì)：提高程序的運(yùn)行效率，可以充分利用多核處理器的資源，同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，加快程序的執(zhí)行速度。

劣勢(shì)：存在多線程數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)訪問的問題，需要通過鎖機(jī)制來保證線程安全，增加了加鎖的開銷，可能會(huì)存在死鎖的風(fēng)險(xiǎn)。多線程會(huì)消耗更多的系統(tǒng)資源，如CPU和內(nèi)存，因?yàn)槊總€(gè)線程都需要占用一定的內(nèi)存和處理時(shí)間。

多線程是不是越多越好，太多會(huì)有什么問題？

多線程不一定是越多越好，太多的線程可能會(huì)導(dǎo)致一些問題。

1.切換開銷：線程的創(chuàng)建和切換會(huì)消耗系統(tǒng)資源，包括內(nèi)存和CPU。如果創(chuàng)建過多的線程，會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載過高，某個(gè)線程崩潰后，可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程崩潰。

2.死鎖的問題：過多的線程可能會(huì)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)條件和死鎖。競(jìng)爭(zhēng)條件是指多個(gè)線程同時(shí)訪問和修改共享資源，如果沒有合適的同步機(jī)制，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或錯(cuò)誤的結(jié)果。而死鎖則是多個(gè)線程相互等待對(duì)方先釋放資源，導(dǎo)致程序無法繼續(xù)執(zhí)行。

線程切換為什么比進(jìn)程切換快，節(jié)省了什么資源？

線程切換比進(jìn)程切換快是因?yàn)榫€程共享同一進(jìn)程的地址空間和資源，在線程切換時(shí)只需要切換堆棧、寄存器和程序計(jì)數(shù)器等少量信息，而不需要切換地址空間，避免了進(jìn)程切換時(shí)需要切換內(nèi)存映射表等大量資源的開銷，從而節(jié)省了時(shí)間和系統(tǒng)資源。

管道有幾種方式？

管道在Linux中有兩種方式：匿名管道和命名管道。

匿名管道：是一種在父子進(jìn)程或兄弟進(jìn)程之間進(jìn)行通信的機(jī)制，只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信，通常通過pipe系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建。

命名管道：是一種允許無關(guān)的進(jìn)程間進(jìn)行通信的機(jī)制，基于文件系統(tǒng)，可以在不相關(guān)的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。

信號(hào)和信號(hào)量有什么區(qū)別？

信號(hào)：一種處理異步事件的方式。信號(hào)是比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進(jìn)程有某種事件發(fā)生，除了用于進(jìn)程外，還可以發(fā)送信號(hào)給進(jìn)程本身。

信號(hào)量：進(jìn)程間通信處理同步互斥的機(jī)制。是在多線程環(huán)境下使用的一種設(shè)施，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)線程，以保證它們能夠正確、合理的使用公共資源。

為什么并發(fā)執(zhí)行線程要加鎖？

并發(fā)執(zhí)行線程需要加鎖主要是為了保護(hù)共享數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)競(jìng)態(tài)條件。

競(jìng)態(tài)條件是指當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問和操作同一塊數(shù)據(jù)時(shí)，最終結(jié)果依賴于線程的執(zhí)行順序，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致性。

通過加鎖，我們可以確保在任何時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠訪問共享數(shù)據(jù)，從而避免競(jìng)態(tài)條件，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

死鎖發(fā)生條件是什么？

死鎖只有同時(shí)滿足以下四個(gè)條件才會(huì)發(fā)生：

1.互斥條件：互斥條件是指多個(gè)線程不能同時(shí)使用同一資源。

2.持有并等待條件：當(dāng)線程A持有了資源1，又想申請(qǐng)資源2，但資源2已經(jīng)被線程B持有了，所以線程A就會(huì)處于等待狀態(tài)，但是線程A在等待資源2的同時(shí)并不會(huì)釋放資源1.

3.不可剝奪條件：當(dāng)線程已經(jīng)持有了資源，在自己使用完之前不能被其他線程所獲取。

4.環(huán)路等待條件：在死鎖發(fā)生的時(shí)候，兩個(gè)線程獲取資源的順序構(gòu)成了環(huán)形鏈。

如何避免死鎖？

避免死鎖問題就只需要破壞其中的一個(gè)條件就可以，最常見的并且可行的就是使用資源有序分配法，來破壞環(huán)路等待條件。

資源有序分配法：線程A和線程B獲取資源的順序要一樣，當(dāng)線程A嘗試獲取資源A，然后嘗試獲取資源B的時(shí)候，線程B同樣也是先嘗試獲取資源A，然后嘗試獲取資源B。也就是說，線程A和線程B總是以相同的順序申請(qǐng)自己想要的資源。

樂觀鎖和悲觀鎖有什么區(qū)別？

樂觀鎖：樂觀鎖假設(shè)多個(gè)事物之間很少發(fā)生沖突，因此在讀取數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)加鎖，而是在更新數(shù)據(jù)時(shí)檢查數(shù)據(jù)的版本（如使用版本號(hào)或時(shí)間戳），如果版本匹配則執(zhí)行更新操作，否則認(rèn)為發(fā)生了沖突。

使用場(chǎng)景：適用于讀多寫少的場(chǎng)景，可以減少鎖的競(jìng)爭(zhēng)，提高并發(fā)性能。

悲觀鎖：悲觀鎖假設(shè)多個(gè)事務(wù)之間會(huì)頻繁的發(fā)生沖突，因此在讀取數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)加鎖，防止其他事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，直到當(dāng)前事務(wù)完成操作后才會(huì)釋放鎖。

使用場(chǎng)景：適用于寫多的場(chǎng)景，通過加鎖保證數(shù)據(jù)的一致性。