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2023-06(3)

【Java实习生】每日面试题打卡——操作系统篇

发布于2021-06-12 12:48     阅读(1008)     评论(0)     点赞(28)     收藏(4)


  • 临近秋招,备战暑期实习,祝大家每天进步亿点点!Day15
  • 本篇总结的是 操作系统 相关的面试题,后续会每日更新~

在这里插入图片描述


1、请分别简单说一说进程和线程以及它们的区别?

  • 根本区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是任务调度和执行的基本单位。
  • 包含关系:一个进程最少由一条线程组成。
  • 所处环境区别:在操作系统中能同时运行多个进程(程序);而在同一个进程中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)。
  • 内存分配:系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间;而对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源。

2、进程间的通信方式有哪些?

  • 管道:管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
  • 命名管道FIFO:未命名的管道只能在两个相关的进程之间通信,通过命名管道FIFO,不相关的进程也能交换数据。
  • 消息队列
    • 消息队列是消息的链表,具有特定的格式,存放在内存中并由消息队列标识符标识。
    • 消息队列允许一个或多个进程向它写入与读取消息。
    • 管道和命名管道的通信数据都是先进先出原则,消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取,比FIFO更有优势。
  • 共享内存:共享内存是允许一个或多个进程共享的一块内存区域。
  • 信号量:信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。通常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。

3、线程同步的方式有哪些?

  • 互斥量: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。
  • 信号量: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。
  • 事件(信号):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作。

4、进程的状态及其转换

进程的状态有:就绪状态、运行状态、阻塞状态。

进程状态间的转换关系为:


5、Java线程的状态

Java 线程有以下几个状态:

  • 新建状态(New)
  • 就绪状态(Runnable)
  • 运行状态(Running)
  • 阻塞状态(Blocked):
    • 等待阻塞
    • 同步阻塞
    • 其他阻塞
  • 死亡状态(Dead)

6、进程的调度算法有哪些?

  • 先来先服务算法
  • 短作业优先算法
  • 优先权调度算法
  • 时间片轮转调度算法

参考文章:几个常用的操作系统进程调度算法


7、死锁产生的原因,死锁产生的必要条件是什么,如何预防死锁,如何避免死锁?

**死锁产生的原因:**资源竞争、进程推进顺序不当。

死锁产生的四个必要条件:

  • 互斥:某个资源一次只允许一个进程访问,即该资源一旦分配给某个进程,其他进程就不能再访问了,直到该进程访问结束。
  • 不可剥夺:进程所获得的资源在未使用完毕之前,不能被其他进程强行剥夺,只能由获得该资源使用权的进程释放资源。
  • 占有且等待:一个进程请求某个资源并将其占有,即使该进程被阻塞了,也不会释放占有的资源。
  • 循环等待:若干进程之间形成一种头尾相接的环形循环等待链。

**预防死锁:**破坏产生死锁的四个必要条件之一即可。

死锁的解除:

  • 强制性地从系统中撤销一个或多个死锁的进程以断开循环等待链。
  • 强制性抢占死锁进程正在争取的资源以解除死锁。

8、进程的上下文切换

一个进程切换到另一个进程运行,称为进程的上下文切换。进程是由内核管理和调度的,所以进程的切换只能发生在内核态。


9、操作系统的内存管理机制了解吗?内存管理有哪⼏种⽅式?

  • 块式管理:远古时代的计算机操系统的内存管理⽅式。将内存分为⼏个固定⼤⼩的块,每 个块中只包含⼀个进程。如果程序运⾏需要内存的话,操作系统就分配给它⼀块,如果程序 运⾏只需要很⼩的空间的话,分配的这块内存很⼤⼀部分⼏乎被浪费了。这些在每个块中未 被利⽤的空间,我们称之为碎⽚。
  • ⻚式管理:把主存分为⼤⼩相等且固定的⼀⻚⼀⻚的形式,⻚᫾⼩,相对相⽐于块式管理的 划分⼒度更⼤,提⾼了内存利⽤率,减少了碎⽚。⻚式管理通过⻚表对应逻辑地址和物理地址。
  • 段式管理:⻚式管理虽然提⾼了内存利⽤率,但是⻚式管理其中的⻚实际并⽆任何实际意 义。 段式管理把主存分为⼀段段的,每⼀段的空间⼜要⽐⼀⻚的空间⼩很多 。但是,最重 要的是段是有实际意义的,每个段定义了⼀组逻辑信息,例如,有主程序段 MAIN、⼦程序段 X、数据段 D 及栈段 S 等。 段式管理通过段表对应逻辑地址和物理地址。

10、 CPU 寻址了解吗?为什么需要虚拟地址空间?

处理器使⽤的是⼀种称为虚拟寻址的寻址⽅式。使⽤虚拟寻址,CPU 需要将虚拟地址翻译成物理地址,这样才能访问到真实的物理内存。 实际上完成虚拟地址转换为物理地址转换的硬件是 CPU 中含有⼀个被称为内存管理单元 的硬件。


11、什么是用户态和核心态?

在计算机系统中,分两种程序:系统程序和应用程序,为了保证系统程序不被应用程序有意或无意地破坏,为计算机设置了两种状态——用户态、核心态。

  • 用户态:只能受限的访问内存,运行所有的应用程序。
  • 核心态:运行操作系统程序,CPU 可以访问内存的所有数据,包括外围设备。

12、操作系统内存管理方式,分页分段以及段页式的优缺点?

内存管理方式:块式管理、页式管理、段式管理、段页式管理。

分段管理:

  • 在段式存储管理中,将程序的地址空间划分为若干段(segment),如代码段,数据段,堆栈段;这样每个进程有一个二维地址空间,相互独立,互不干扰。段式管理的优点是:没有内碎片(因为段大小可变,改变段大小来消除内碎片)。但段换入换出时,会产生外碎片(比如4k的段换5k的段,会产生1k的外碎片)。

分页管理

  • 在页式存储管理中,将程序的逻辑地址划分为固定大小的页(page),而物理内存划分为同样大小的页框,程序加载时,可以将任意一页放入内存中任意一个页框,这些页框不必连续,从而实现了离散分离。页式存储管理的优点是:没有外碎片(因为页的大小固定),但会产生内碎片(一个页可能填充不满)。

段页式管理

  • 段⻚式管理机制结合了段式管理和⻚式管理的优点。简单来说段⻚式管理机制就是把主存先分成若⼲ 段,每个段⼜分成若⼲⻚,也就是说 段⻚式管理机制 中段与段之间以及段的内部的都是离散的。

13、讲一讲操作系统的I/O模型?什么是I/O多路复用?

I/O请求有两个阶段:

  • 等待资源阶段:I/O请求一般需要请求特殊的资源(如磁盘、RAM、文件),当资源被上一个使用者使用没有被释放时,IO请求就会被阻塞,直到能够使用这个资源。
  • 使用资源阶段:真正进行数据接收和发送。

在等待数据阶段,I/O分为 阻塞I/O 模型 和 非阻塞I/O 模型:

  • 阻塞I/O 模型: 资源不可用时,I/O请求一直阻塞,直到反馈结果(有数据或超时)。
  • 非阻塞I/O 模型:资源不可用时,I/O请求不会被阻塞,直接返回数据标识资源不可用。但是进程会不停的去轮询检测资源是否可用。

在使用资源阶段,I/O分为 同步I/O 模型 和 异步I/O 模型。

  • 同步I/O 模型:应用阻塞在发送或接收数据的状态,直到数据成功传输或返回失败结果。
  • 异步I/O 模型:应用发送或接收数据后立刻返回,数据写入操作系统缓存,由操作系统完成数据发送或接收,并返回成功或失败的信息给应用。

I/O多路复用(I/O复用模型):

  • I/O 多路复用可以同时阻塞多个I/O操作,而且可以同时对多个读操作,多个写操作的I/O函数进行检测,直到有数据可读或可写。

正因为阻塞I/O只能阻塞一个I/O操作,而I/O复用模型能够阻塞多个I/O操作,所以才叫做多路复用

14、什么是生产者消费者模型?

对于生产者:

  • 在操作系统中,生产者生产一条数据,首先查看缓冲区能否放入数据,有没有空的位置,如果有往下执行,否则说明缓冲区全满了,消费者还没有及时的来消费数据。这时候生产者会进入阻塞等待(会唤醒消费者去消费数据)。
  • 同样的,假设多个生产者都已经申请到执行权时,此时只能有一个生产者可以进入生产状态,所以其他几个生产者又要被阻塞一次。

对于消费者:

  • 消费者消费一条数据时,首先查看缓冲区是否有数据单元,如果有执行消费,否则消费者进入阻塞等待(会唤醒生产者去生产数据)。

总结的面试题也挺费时间的,文章会不定时更新,有时候一天多更新几篇,如果帮助您复习巩固了知识点,还请三连支持一下,后续会亿点点的更新!

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原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_43591980/article/details/117547064



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作者:天使之恋

链接:http://www.javaheidong.com/blog/article/221801/7e6a33652ed4eab9787c/

来源:java黑洞网

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