练习题与扩展阅读

练习题

基础题

1. 进程和线程有什么区别？分别适合什么场景？
2. 什么是上下文切换？为什么线程切换比进程切换快？
3. 常见的进程间通信机制有哪些？各有什么优缺点？
4. 死锁产生的四个必要条件是什么？如何预防死锁？
5. 竞态条件是什么？如何避免竞态条件？

实操题

1. 编写一个多线程程序，多个线程同时对一个全局变量做100万次加1操作，不加锁的情况下看结果是否正确，加锁后再看结果。
2. 分别用管道、消息队列、共享内存实现两个进程之间的数据传输，对比性能差异。
3. 编写一个死锁程序，然后用调试工具定位死锁，分析死锁产生的原因。
4. 实现一个生产者消费者模型，用互斥锁和条件变量实现，多个生产者线程往队列里放数据，多个消费者线程从队列取数据。

思考题

1. 为什么现在很多高并发框架都使用协程？协程相比线程有什么优势？
2. 互斥锁和自旋锁各有什么优缺点？什么时候应该用自旋锁？
3. 进程的上下文切换和线程的上下文切换分别需要保存哪些内容？为什么上下文切换会有开销？
4. 很多语言推荐“不要通过共享内存来通信，要通过通信来共享内存“，你怎么理解这句话？这种方式有什么好处？

扩展阅读

书籍推荐

1. 《操作系统导论》

   • 第二部分虚拟化部分详细讲解了进程、线程、并发、锁等内容，通俗易懂，非常适合入门学习操作系统的并发机制。

2. 《并发编程实战》（Java并发编程实战）

   • Java并发编程的经典著作，深入讲解了Java并发编程的原理和最佳实践，适合Java开发者。

3. 《Unix环境高级编程》

   • 第10章信号、第15章进程间通信、第11章和第12章线程部分，详细讲解了Unix系统下的进程、线程和IPC机制。

4. 《七周七并发模型》

   • 介绍了七种不同的并发编程模型，包括线程与锁、函数式编程、Actor模型、CSP、数据并行、Lambda架构、流式计算，拓宽并发编程的视野。

在线资源

1. Linux线程模型

   • IBM的文档，详细讲解了不同的线程实现模型。

2. CFS调度器介绍

   • Linux内核官方文档，介绍CFS调度器的设计和实现原理。

3. Go 深入理解并发

   • 深入讲解Go语言的goroutine调度器实现原理。

4. 并发编程术语表

   • 一系列关于并发编程的优质文章，深入讲解内存模型、锁、无锁编程等内容。

工具推荐

1. ThreadSanitizer：Google开发的并发问题检测工具，可以检测竞态条件、死锁等问题，支持C/C++/Go/Java等语言。
2. perf：Linux性能分析工具，可以分析上下文切换次数、锁竞争等性能问题。
3. jstack/jconsole：Java的线程分析工具，可以查看线程状态，检测死锁。
4. gdb/lldb：调试工具，可以查看线程调用栈，分析并发问题。
5. go trace/pprof：Go语言的性能和并发分析工具。

参考答案

练习题的参考答案可以在附录/练习题参考答案.md中找到。建议先独立思考完成，再查看答案。