协程库——面试问题

1 同步、异步

1.1 同步

代码顺序执行，完全由用户控制.

同步阻塞

等待可读、可写的时候阻塞，不让出cpu。读、写之后，下面的代码才能执行、

同步非阻塞

等待可读、可写时，不会阻塞cpu，返回失败，设置错误码为EAGAIN 或 EWOULDBLOCK ，告知应用程序此时没有数据可读，用户需要自行决定怎样等待数据到来。

可以轮询，

可使用epoll，为fd注册读事件，然后去执行其它操作。

1.2 异步

代码不按照顺序执行，不完全由用户控制。

异步的实现方式：        

1.           异步库和异步框架：libevent、ibuv、libev等
2.           操作系统异步io接口
3.           c++11异步机制：std::async 和 std::future

异步IO库大概逻辑

将套接字设置为非阻塞状态，然后为套接字的事件绑定回调函数，接下来进入IO多路复用的循环，等待事件发生，调用对应的回调函数。 

2 进程、线程、协程

进程是操作系统进⾏资源分配的基本单位，每个进程都有⾃⼰的独⽴内存空间；

线程是cpu调度的基本单位，线程共享父进程的虚拟地址空间；

协程是用户态线程，协程通常在线程中运行

2.1 切换上下文

进程

cpu上下文——寄存器

内存管理上下文——页表相关

资源管理上下文——文件句柄等

同步机制上下文——锁、信号量等

线程

线程切换不需要切换虚拟地址空间，

只需要切换cpu寄存器上下文和少量的资源管理上下文。

协程

部分cpu寄存器,

如当前调用栈栈基地址、代码的执行位置等，当前的上下文保存到线程的堆区。

2.2 多进程/线程/协程

多进程

fork()创建子进程，子进程拷贝父进程地址空间，写时复制，代码段相同，执行任务相同。

exec 系列函数可以在子进程中加载新的可执行程序，将子进程的代码替换为新程序的代码。这样，子进程将执行与父进程不同的任务。

多线程

父进程创建多个线程，每个线程有自己的入口函数，执行不同的任务。多个线程共享父进程的资源。

协程

每个协程由自己的入口函数，执行不同的任务。

协程通常是在单线程中运行的，协程可以在线程中实现切换，开销比线程和进程切换小，可以实现高并发。

协程经常与多线程一起使用。

3 协程优缺点

协程优点

轻量级：创建和销毁开销小，占用资源少

高并发：协程切换开销小，速度快，可同时处理更多的协程，实现高并发。协程切换在线程中进行，由用户控制，避免了线程切换的开销。

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 不是很理解！！！====================？？？=================================

简化异步编程：使用类似于同步编程的方式编写异步代码，避免避免了回调函数嵌套和复杂的并发控制逻辑，使得代码更加清晰和易于理解。

缺点

⽆法利⽤多核资源：线程才是系统调度的基本单位，单线程下的多协程本质上还是串⾏执⾏的，只能⽤到单核计算资源，所以协程往往要与多线程、多进程⼀起使⽤。 

难以调试：由于协程的切换和异步执行，调试协程代码可能更加困难。当协程之间存在复杂的依赖关系和交互时，追踪问题的根因可能变得复杂。

4 协程适用于I/O密集型任务的原因

I/O密集型任务通常涉及等待外部资源，等待的过程中，需要释放cpu，切换到其它任务。协程切换快速，开销小。

使用线程的话，线程阻塞等待IO，会切换到其它线程，切换开销比协程大。

单核

不管使用多线程还是协程，都只能串行处理。

如果是cpu密集型任务，多线程和协程区别不大，因为不会频繁因为阻塞切换；

如果是io密集型任务，需要经常切换，协程切换效率更高。

多核

多线程的优势就是可以利用多核处理器，而协程只能在一个线程上运行。

IO密集型任务，使用多线程+协程

5 协程实现的是真正的异步吗？

可以实现异步效果，但本身并不是异步机制。

本项目中，当一个协程等待io时，可以切换到其他协程。当io完成后，它可以被唤醒并继续执行。这种方式可以让程序在等待I/O的同时执行其他任务，充分利用 CPU 资源，从而达到类似于异步的效果。这并不是真正的异步。

异步编程中：

        各个任务是解耦的，某个任务被阻塞，只影响该任务本身，不影响其它任务的执行。

而多线程或协程中：

        任务间仍有一些资源是共享的，当一个线程或协程阻塞或出现异常，可能会影响整个进程的执行。

6 衡量⼀个协程库性能的标准

响应时间 ：衡量在给定负载下协程调度的快慢。较低的响应时间表示更⾼的性能。

吞吐量 ：指在单位时间内执⾏的任务数量。较⾼的吞吐量表示更⾼的性能。

并发能⼒ ：指同时处理的协程数量。更⾼的并发能⼒表示更好的性能。

上下⽂切换开销： 在协程库中，上下⽂切换是指从⼀个协程切换到另⼀个协程的操作。较低的上下⽂切换开销表示更⾼的性能，因为过多的上下⽂切换会浪费时间和资源。

资源利⽤率 ：⼀个好的协程库应该有效地利⽤系统资源，例如处理器、内存和⽹络等。协程库在资源利⽤⽅⾯的优化程度可以影响性能。

7 Go协程

8 C++协程

9 为什么要有空闲协程

在任务队列为空时，阻塞在idel协程中的epoll_wait中。

idel协程负责使用epoll监听事件，实际发生后，将对应回调函数添加到调度队列中。

调度协程只负责任务调度。

降低不同功能之间的耦合，便于后序扩展和维护。

10 每建⽴⼀个⽤户连接就要创建⼀个协程，不会影响性能吗？

 会的，高并发时，会有大量的协程创建和销毁，会占用较多系统资源。

可使用协程池的方法解决。

11 怎样测试的

12 简单介绍项目