进程

进程通信有哪些方式？

• 管道/匿名管道(Pipes)：有亲缘关系的父子进程或兄弟进程间的通信，只存在于内存中的文件
• 有名管道(Named Pipes)：严格遵循FIFO原则，存在于磁盘介质或文件系统，可以实现对本机任意两个进程的通信。
• 信号(Signal)：一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程：某个事件已经发生。
• 消息队列(message Queuing)：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符标识，遵循先进先出原则，存放在内核中。
  只有通过内核重启，或显示删除一个消息队列时，该消息队列才会被真正删除。消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定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。消息队列克服了信号承载量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
• 信号量(semophores)：信号量是一个计数器，用于多进程共享数据的访问，信号量的意图在于进程间同步。主要用来解决与同步相关的问题并避免竞争条件。
• 共享内存(shared memory)：使得多个进程可以访问同一块内存空间，一个进程可以及时查看到对方进程对共享内存中数据的更新。这种方式需要依靠某种同步操作，比如互斥锁和信号量等。可以说是最有用的进程间通信方式。
• 套接字(Sockets): 这种方式主要用于客户端和服务器之间通过网络进行通信。套接字是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，套接字中的相关函数完成通信过程。

什么是死锁？死锁的条件是什么？如何避免死锁？

• 死锁（Deadlock）描述的这样一种情况：多个进程/线程同时被阻塞，它们中的一个或全部都在等待某个资源被释放。由于进程，线程被无限期的阻塞，因此程序无法正常终止。
  例子：
  

• 死锁的条件：

  1. 互斥：资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程可以使用。如果另一个进程申请该资源，那必须等待直到该资源被释放为止。
  2. 占有并等待：一个进程至少应该占有一个资源，并等待另一个资源，而该资源被其他进程所占有。
  3. 非抢占：资源不能被抢占。只能在持有资源的进程完成任务后，该资源所有权才会被释放。
  4. 循环等待：有一组等待进程{p0, p1, p2,...pn},p0等待的资源被p1占有，p1等待的资源被p2占有，.....pn资源被p0占有。
     Note： 必要条件，缺一不可。

• C++相关

  1. 什么是锁？有什么作用？
     在c++中，锁是一种同步工具，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问，从而避免数据竞争和不一致
  2. 有哪些锁：互斥锁，自旋锁，信号量和条件变量等
  3. 互斥锁如何使用
     C++11之前，Linux下使用pthread库中的mutex：

  #include<pthread.h>
  pthread_mutex_t mutex_ = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  pthread_mutex_lock(&mutex_);
  ...
  phtread_mutex_unlock(&mutex_);
  

  C++11之后引入了std::mutex,统一了各个平台上互斥锁的使用

  #include<mutex>
  std::mutex mutex_;
  mutex_.lock();
  ...
  mutex_.unlock();
  

  4. pthread_mutex和std::mutex有没有非阻塞的api
     有的，是pthread_mutex_trylock() 和 try_lock(),当获取不到锁时这两者并不阻塞当前线程，而是立即返回，当pthread_mutex_trylock()获取到锁时返回0，而std::mutex::try_lock()方法获取不到锁时返回false
  5. std::lock_guard 和 std::unique_lock区别
     1. 相同点：两者RAII技术（资源获取即初始化）
     2. 不同点：std::unique_lock灵活性高于std::lock_guard，前者可以在任何时间解锁和锁定，而std::lock_guard在构造时锁定，在析构时解锁，不能手动控制。所有权：std::unique_lock 支持所有权转移，而std::lock_guard不支持。性能：由于std::unique_lock灵活性较高，性能差一些
        实现一个lock_guard

     class lock_guard {
     explicit lock_guard(std::mutex &m):mutex_(m) {//当将一个参数传递给构造函数时，如果构造函数声明中使用了 explicit 关键字，则只能使用显式转换进行转换，而不能进行隐式转换。
     	mutex_.lock();
     }
     ~lock_guard() {
     	mutex_.unlock();
     }
     private: 
     	std::mutex &mutex_;
     }；
     

  6. 如何避免死锁：
     1. 避免循环等待，如果需要在业务中获取不同的锁，保证所有业务按照相同的顺序获取锁
     2. 使用超时锁，当锁超时，自动释放锁
     3. 使用try_lock，当锁被占用时，返回false并继续执行
     4. 锁的粒度要适中，只保护竞态数据而不是整个过程。