Java 面试题

第一部分《Java 基础》

1.1 线程/进程/协程 间通信

进程间通信

进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指不同进程之间进行数据交换和通信的机制。以下是几种常见的进程通信机制：

1. 管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信机制，用于在具有亲缘关系的进程之间进行通信。它可以实现一个进程将数据写入管道，另一个进程从管道中读取数据。管道可以是匿名管道（只能在父子进程之间使用）或命名管道（可以在不相关的进程之间使用）。

2. 信号（Signal）：信号是一种异步通信机制，用于在进程之间传递简单的消息。一个进程可以向另一个进程发送信号，接收进程可以根据信号的类型来采取相应的操作。常见的信号包括中断信号（如SIGINT）和终止信号（如SIGTERM）等。

3. 共享内存（Shared Memory）：共享内存是一种高效的进程通信机制，允许多个进程共享同一块内存区域。进程可以直接读写共享内存中的数据，而无需进行复制或数据传输。共享内存需要使用同步机制（如互斥锁、信号量）来保护共享数据的一致性和正确性。

4. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于控制对共享资源的访问。它可以用来限制同时访问共享资源的进程数量。进程可以通过信号量来申请和释放资源的访问权限。当信号量的计数器为0时，进程需要等待其他进程释放资源；当计数器大于0时，进程可以获得资源的访问权限。

5. 消息队列（Message Queue）：消息队列是一种进程间通信的机制，用于在进程之间传递消息。一个进程可以将消息发送到消息队列，而另一个进程可以从队列中接收消息。消息队列可以实现进程之间的解耦和异步通信。

6. 套接字（Socket）：套接字是一种用于网络通信的进程间通信机制。它可以在不同主机上的进程之间进行通信，通过网络传输数据。套接字提供了一种标准的接口，使得进程可以使用类似于文件的读写操作来进行网络通信。

这些是常见的进程通信机制，每种机制都有其适用的场景和特点。在选择进程通信机制时，需要根据具体的需求和情况来选择最合适的方式。

线程间通信

线程通信是指多个线程之间进行信息交换和共享数据的过程。以下是几种常见的线程通信方式：

1. 共享内存：多个线程可以通过访问共享内存区域来进行数据的交换和共享。线程可以读取和写入共享内存中的数据，实现线程之间的通信和数据共享。需要注意的是，由于共享内存的并发访问可能导致数据竞争和同步问题，因此需要使用同步机制（如互斥锁、信号量）来保护共享数据的一致性和正确性。

2. 互斥锁：互斥锁是一种同步机制，用于保护共享资源的访问。多个线程可以使用互斥锁来实现互斥访问共享资源的目的。当一个线程获得了互斥锁后，其他线程需要等待该线程释放锁才能继续访问共享资源。互斥锁可以防止多个线程同时访问共享资源，从而避免数据竞争和不一致的结果。

3. 条件变量：条件变量用于线程之间的条件等待和通知。一个线程可以在满足特定条件之前等待条件变量，而其他线程可以在满足条件时通过条件变量通知等待的线程。条件变量通常与互斥锁一起使用，以确保线程在等待和通知过程中的同步和互斥访问。

4. 信号量：信号量是一种同步机制，用于控制对共享资源的访问。它可以用来限制同时访问共享资源的线程数量。线程可以通过信号量来申请和释放资源的访问权限。当信号量的计数器为0时，线程需要等待其他线程释放资源；当计数器大于0时，线程可以获得资源的访问权限。

5. 管道和队列：管道和队列是一种线程间通信的方式，用于在生产者和消费者之间传递数据。生产者线程将数据写入管道或队列，而消费者线程从管道或队列中读取数据。管道和队列可以实现线程之间的解耦和异步通信。

这些是常见的线程通信方式，每种方式都有其适用的场景和特点。在选择线程通信方式时，需要根据具体的需求和情况来选择最合适的方式。

协程通信机制

协程通信机制是指在协程（Coroutine）之间进行数据交换和通信的方式。协程是一种轻量级的线程，可以在同一个线程内实现多个协程的切换和调度，从而实现并发和并行的效果。以下是几种常见的协程通信机制：

1. 通道（Channel）：通道是一种用于协程间通信的机制，类似于管道。协程可以通过通道发送和接收数据。通道可以实现同步或异步的数据传输，可以用于协程之间的解耦和数据交换。

2. 共享状态：协程可以共享一些状态或变量，通过读写共享状态来进行数据交换和通信。需要注意的是，由于并发访问共享状态可能导致数据竞争和同步问题，因此需要使用同步机制（如互斥锁、条件变量）来保护共享状态的一致性和正确性。

3. 回调函数：协程可以通过回调函数的方式进行通信。一个协程可以将自己的回调函数传递给另一个协程，当某个事件发生时，另一个协程可以调用该回调函数来通知和传递数据。

4. 事件循环（Event Loop）：事件循环是一种协程调度和通信的机制。多个协程可以注册事件和回调函数到事件循环中，当事件发生时，事件循环会调度相应的协程执行对应的回调函数。

5. 消息队列（Message Queue）：消息队列是一种协程间通信的机制，用于在协程之间传递消息。一个协程可以将消息发送到消息队列，而另一个协程可以从队列中接收消息。消息队列可以实现协程之间的解耦和异步通信。

这些是常见的协程通信机制，每种机制都有其适用的场景和特点。在选择协程通信机制时，需要根据具体的需求和情况来选择最合适的方式。