首页 > 编程语言 >持续总结中!2024年面试必问 20 道并发编程面试题(五)

持续总结中!2024年面试必问 20 道并发编程面试题(五)

时间:2024-06-14 21:00:45浏览次数:23  
标签:重入 面试题 必问 20 变量 获取 线程 条件 唤醒

上一篇地址:持续总结中!2024年面试必问 20 道并发编程面试题(四)-CSDN博客

九、什么是可重入锁(Reentrant Lock)?

可重入锁,也称作递归锁或再入锁,是一种同步机制,用于在多线程编程中控制对共享资源的访问。这种锁允许同一个线程多次获取同一个锁,而不会导致死锁。可重入锁通常由编程语言或其标准库提供。

可重入锁的特点:

  1. 可重入性:同一个线程可以多次获取同一个锁,每次获取锁之前不需要先释放它。线程在第一次获取锁后,如果再次尝试获取同一个锁,锁的计数器会增加,而不是阻塞线程。

  2. 锁计数器:可重入锁内部通常有一个计数器,用来记录同一个线程获取锁的次数。每次线程成功获取锁时,计数器增加;每次释放锁时,计数器减少。只有当计数器归零时,其他线程才有机会获取该锁。

  3. 公平性:一些可重入锁实现提供了公平性选项,即按照线程请求锁的顺序来分配锁,而不是优先满足当前已经持有其他锁的线程。

  4. 尝试获取:可重入锁通常提供了尝试获取锁的方法,如tryLock(),允许线程在无法立即获取锁时不阻塞,而是可以立即返回一个布尔值,指示是否成功获取了锁。

  5. 超时获取:部分实现还允许线程在指定的超时时间内尝试获取锁,如果超时仍未获取到锁,则放弃获取。

  6. 条件变量支持:可重入锁通常与条件变量一起使用,允许线程在某些条件不满足时释放锁并等待,直到条件满足时被唤醒。

可重入锁与普通锁的区别:

  • 普通锁:当一个线程持有锁时,其他线程必须等待直到锁被释放。如果持有锁的线程再次尝试获取同一个锁,它会被阻塞,直到它释放并重新获取锁。

  • 可重入锁:允许同一个线程多次获取同一个锁,而不会被阻塞。这使得在递归或嵌套调用的情况下,线程可以安全地持有锁。

可重入锁的应用场景:

  1. 递归函数:当递归函数需要同步访问共享资源时,可重入锁可以确保线程在递归调用中不会阻塞自己。

  2. 复杂数据结构:在实现复杂的数据结构(如线程安全的栈、队列等)时,可重入锁可以提供必要的同步机制。

  3. 避免死锁:在某些情况下,线程可能需要多次获取同一个锁,使用可重入锁可以避免因递归锁获取导致的死锁。

  4. 提高性能:在某些情况下,可重入锁的性能可能优于普通锁,因为它减少了线程状态的切换。

实现可重入锁:

不同的编程语言和库提供了不同的可重入锁实现。例如:

  • Javajava.util.concurrent.locks.ReentrantLock是一个可重入的互斥锁。
  • C++std::recursive_mutexstd::recursive_timed_mutex在C++11及以后的版本中提供了可重入锁的功能。
  • .NETSystem.Threading.MonitorSystem.Threading.Mutex可以用于实现可重入锁的行为。

使用可重入锁时,开发者需要注意确保在所有代码路径中正确地释放锁,以避免死锁或资源泄露。

十、请解释什么是条件变量。

条件变量是一种同步机制,用于多线程编程中,它允许线程在某些条件不满足时挂起(等待),并在条件满足时被其他线程唤醒。条件变量通常与互斥锁(mutex)一起使用,以确保在检查条件、挂起和唤醒过程中数据的一致性和线程安全。

条件变量的主要特点:

  1. 等待与唤醒:线程可以使用条件变量来挂起,直到满足某个特定的条件。其他线程在适当的时候可以唤醒等待的线程。

  2. 与互斥锁配合使用:在使用条件变量之前,线程必须先获取一个互斥锁。这保证了在检查条件和挂起之前,共享数据不会被其他线程修改。

  3. 避免竞态条件:条件变量与互斥锁的结合使用可以避免竞态条件,确保数据的一致性。

  4. 支持多个等待线程:一个条件变量可以有多个线程等待,当条件满足时,这些线程可以被唤醒。

  5. 可重入性:条件变量的唤醒操作不会影响互斥锁的可重入性。即使唤醒的线程再次获取了同一个互斥锁,它也可以正常地继续执行。

  6. 超时机制:一些条件变量的实现支持超时等待,即线程在等待一定时间后如果没有被唤醒,可以自动继续执行。

条件变量的典型使用场景:

  1. 生产者-消费者问题:在生产者-消费者模型中,条件变量可以用于同步生产者和消费者的行为。当缓冲区满时,消费者将等待;当缓冲区空时,生产者将等待。

  2. 任务调度:在任务调度系统中,条件变量可以用于等待任务的可用性或资源的释放。

  3. 线程间通信:条件变量可以作为线程间通信的一种方式,当一个线程需要通知其他线程某些事件发生时使用。

  4. 避免忙等待:条件变量可以减少线程的忙等待(busy-waiting),提高系统的整体效率。

条件变量的基本操作:

  1. 等待(Wait):线程在检查条件不满足时,释放互斥锁并挂起等待。挂起期间,条件变量会记录这个等待的线程。

  2. 唤醒(Signal):当条件满足时,一个线程可以唤醒等待在条件变量上的一个或多个线程。通常,唤醒操作会尝试获取互斥锁。

  3. 超时等待:一些条件变量实现允许线程在指定的超时时间内等待,如果超时未被唤醒,则线程可以继续执行。

实现条件变量:

不同的编程语言和库提供了不同的条件变量实现。例如:

  • C++std::condition_variable在C++11及以后的版本中提供了条件变量的支持。
  • Javajava.util.concurrent.locks.Condition接口提供了条件变量的功能,与ReentrantLock一起使用。
  • POSIX线程库:提供了pthread_cond_waitpthread_cond_signal等函数来实现条件变量。

使用条件变量时,开发者需要注意正确地管理互斥锁,确保在等待和唤醒过程中数据的一致性和避免死锁。此外,还需要合理地设计唤醒逻辑,以确保所有等待的线程都能在条件满足时被正确唤醒。

标签:重入,面试题,必问,20,变量,获取,线程,条件,唤醒
From: https://blog.csdn.net/2401_84542969/article/details/139689970

相关文章

  • 持续总结中!2024年面试必问 20 道并发编程面试题(四)
    上一篇地址:持续总结中!2024年面试必问20道并发编程面试题(三)-CSDN博客七、请解释什么是原子操作。原子操作(AtomicOperation)是指在多线程环境中,一个操作或者一系列操作,要么完全执行,要么完全不执行,中间不会有其他线程的干扰。这意味着原子操作在执行过程中不会被其他线程中断,......
  • 20240610训练
    先增后减(inde)题面:有一个长度为\(n\)的正整数序列,每次可以交换相邻的两项,想要知道这个序列最少需要多少次交换才能变成一个先增后减的序列。先增后减:存在一个\(k\in[1,n]\)使得\([1,k]\)构成的子序列是单调不下降序列且\([k,N]\)构成的序列是单调不上升序列。题解:考虑每个最......
  • 数的计数(Noip2001)
    题目描述】我们要求找出具有下列性质数的个数(包括输入的自然数n)。先输入一个自然数n(n≤1000),然后对此自然数按照如下方法进行处理:不作任何处理;在它的左边加上一个自然数,但该自然数不能超过原数的一半;加上数后,继续按此规则进行处理,直到不能再加自然数为止。【输入】自然......
  • 2022年09月三级
    青少年软件编程(图形化)等级考试试卷(三级)分数:100  题数:38一、单选题(共25题,共50分)1.运行下列程序后,结果为120的是?()A. B. C. D. 试题编号:20220426-jj-011试题类型:单选题标准......
  • [NeurIPS2021]Open-set Label Noise Can Improve Robustness Against Inherent Label
    这篇文章与ICML2022的Open-sampling是同一个作者,方法一模一样,只是问题的场景变为噪声标签学习,Open-sampling是长尾问题的场景,可参见写的这篇blog。这两篇文章大致做法完全相同:对biased数据集引入开集数据,在每个epoch分配均匀的闭集标签。如果是longtaileddata,还涉及不平衡问题,......
  • 在 Microsoft SQL Server 2012 中,修改密码的方法与 SQL Server 2000 相比有所变化,但基
    在MicrosoftSQLServer2012中,修改密码的方法与SQLServer2000相比有所变化,但基本思路是相似的。以下是几种常见的方法:使用SQLServerManagementStudio(SSMS):这仍然是最常见和推荐的方法。通过打开SQLServerManagementStudio,连接到相应的SQLServer实例,然后......
  • 浅谈2024年,计算机相关专业前景
    当然,对于计算机相关专业在2024年及未来的发展趋势,我们可以进一步细化分析和归纳:一、计算机相关专业的就业前景广泛的应用领域:计算机科学与技术、人工智能、网络安全、软件工程等专业具有广泛的应用领域,包括但不限于IT行业、电子商务、金融、教育等。这些领域在数字化转型的......
  • P1095 [NOIP2007 普及组] 守望者的逃离
    [NOIP2007普及组]守望者的逃离题目背景NOIP2007普及组T3题目描述恶魔猎手尤迪安野心勃勃,他背叛了暗夜精灵,率领深藏在海底的娜迦族企图叛变。守望者在与尤迪安的交锋中遭遇了围杀,被困在一个荒芜的大岛上。为了杀死守望者,尤迪安开始对这个荒岛施咒,这座岛很快就会沉......
  • 2024.06PET父母效能
    参考:https://www.jianshu.com/p/1676653be220PART1:父母也是一个平凡的人,做真实的父母关注关系,而非问题父母不需要为每个问题负责PART2:孩子有问题:积极的倾听,门把手法,让孩子自己发现问题,解决问题接纳孩子,更要接纳自己 PART3:父母有问题:面质技巧 1.清楚界定问题:【没有输......
  • 【专题】2024绿色供应链白皮书报告合集PDF分享(附原数据表)
    原文链接:https://tecdat.cn/?p=36468原文出处:拓端数据部落公众号最新的调研数据揭示,大部分企业已经深刻认识到供应链在环境、社会与治理(ESG)领域的重要性,并已经开始付诸实践。尽管如此,企业在供应链ESG的成熟度上仍有显著的进步空间,其中供应链伙伴间的协同合作、数据获取的便捷性......