Python企业面试题5 —— 网络编程和并发

1. 简述进程、线程和协程的区别以及应用场景？

# 进程：拥有自己独立的堆和栈，既不共享堆，也不共享栈，进程由操作系统调度。
# 线程：拥有自己独立的栈和共享的堆，线程也由操作系统调度。
# 协程和线程：协程避免了无意义的调度，由此可以提高性能；但同时协程失去了线程使用多CPU的能力。

进程与线程的区别：

• 地址空间：线程是进程内的一个执行单位，进程内至少有一个线程，他们共享进程的地址空间，而进程有自己独立的地址空间。
• 资源拥有：进程是资源分配和拥有的单位，同一个进程内线程共享进程的资源。
• 线程是处理器调度的基本单位，但进程不是。
• 二者均可并发执行。
• 每个独立的线程有一个程序运行的入口。

协程与线程：

• 一个线程可以有多个协程，一个进程也可以单独拥有多个协程，这样python中则能使用多核CPU。
• 线程进程都是同步机制，而协程是异步机制。
• 协程能保留上一次调用时的状态。

2. GIL锁是什么？

GIL锁本质就是一把互斥锁，所有的互斥锁本质都一样，都是将并发运行变成串行，以此来控制同一时间内共享数据只能被一个任务修改，进而保证数据的安全。GIL锁保护的是解释器级的数据，保护用户自己的数据则需要自己加锁处理。

应用（总结）：
多线程用于IO密集型，如socket，爬虫，web
多进程用于计算密集型，如金融分析
1. 每个cpython进程内都有一个GIL。
2. GIL导致同一进程内多个进程同一时间只能有一个运行。
3. 之所以有GIL，是因为cpython的内存管理不是线程安全的。
4. 对于计算密集型用多进程，多IO密集型用多线程。

3. python如何使用线程池？

线程池：

from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
import time
 
def run(i):
    print('%s 开始' % i)
    time.sleep(2)
    print('%s 结束' % i)
 
start_time = time.time()
print(start_time)
# 创建线程池的三种方式
pool = ThreadPoolExecutor(3)    # 指定最大任务数
# 方式一 把所有任务放入线程池
for i in range(12):
    pool.submit(run, i)
# 方式二 列表推导式
# tasks = [pool.submit(run, i) for i in range(12)]
# 方式三 使用 map
# pool.map(run, range(9))
 
# 阻塞等待
pool.shutdown()
print(time.time()-start_time)

4. 什么是并发和并行？

• 并发：同一时刻只能处理一个任务，但一个时间段内可以对多个任务进行交替处理（一个处理器同时处理多个任务）
• 并行：同一时刻可以处理多个任务（多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务）

类比：并发是一个人同时吃三个馒头，而并行是三个人同时吃三个馒头。

5. 线程锁的作用？

当有多个线程，且它们同时访问同一资源时，需要考虑如何避免线程冲突。解决办法是使用线程锁。锁由Python的threading模块提供，并且它最多被一个线程所持有。当一个线程试图获取一个已经锁在资源上的锁时，该线程通常会暂停运行，直到这个锁被释放。

6. 什么是异步非阻塞？

非阻塞：不等待，不需要进程等待下去，继续执行其他操作，不管其他进程的状态。

即遇到IO阻塞不等待（setblooking=False），（可能会报错->捕捉异常）
	- sk=socket.socket()
	- sk.setblooking(False)

异步：回调，当达到某个指定的状态之后，自动调用特定函数

异步体现在回调上，回调就是有消息返回时告知一声，进程进行处理。

7. 路由器和交换机的区别？

1. 交换机：负责内网里的数据传递（arp协议）根据MAC地址寻址
路由器：在网络层，路由器根据路由表寻找该IP的网段
2. 路由器：可以处理TCP/IP协议
3. 交换机：可以把很多主机连起来，这些主机对外各有各的IP
路由器：可以把一个IP分配给很多主机使用，这些主机对外只表现出一个IP。
4. 交换机：是做端口扩展的，也就是让局域网可以连进来更多的电脑。
路由器：是用来做网络连接的，也就是连接不同的网络。

8. 什么是域名解析？

在互联网上，所有的地址都是IP地址，现阶段主要是IPv4（比如：110.110.110.110）。但是这些IP地址太难记了，所以就出现了域名（比如 http://baidu.com ）。域名解析就是将域名转换为IP地址的这样一种行为。

9. 什么是CDN？

CDN即内容分发网络，目的是使用户可以就近到服务器取得所需内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

10. LVS是什么及其作用？

LVS：Linux虚拟服务器
作用：主要用于多服务器的负载均衡。
它工作在网络层，可以实现高性能，高可用的服务器集群技术。
它廉价，可把许多低性能的服务器组合在一起形成一个超级服务器。
它易用，配置非常简单，且有多种负载均衡的方法。
它稳定可靠，即使在集群的服务器中某台服务器无法正常工作，也不影响整体效果。
另外可扩展性也非常好。

11. 什么是负载均衡?

多在高并发情况下需要使用。其原理就是将数据流量分摊到多个服务器执行，减轻每台服务器的压力，多台服务器(集群)共同完成工作任务，从而提高了数据的吞吐量。

12. Nginx是什么及其作用？

Nginx是一个轻量级、高性能、稳定性高、并发性好的HTTP和反向代理服务器。也是由于其的特性，其应用非常广。
作用：

• 反向代理：是用来代理服务器的，代理我们要访问的目标服务器。代理服务器接受请求，然后将请求转发给内部网络的服务器(集群化)，并将从服务器上得到的结果返回给客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。
  Nginx在反向代理上，提供灵活的功能，可以根据不同的正则采用不同的转发策略。
• 负载均衡：Nginx可使用的负载均衡策略有：轮询（默认）、权重、ip_hash、url_hash(第三方)、fair(第三方)
• 动静分离：
  Nginx提供的动静分离是指把动态请求和静态请求分离开，合适的服务器处理相应的请求，使整个服务器系统的性能、效率更高。Nginx可以根据配置对不同的请求做不同转发，这是动态分离的基础。静态请求对应的静态资源可以直接放在Nginx上做缓冲，更好的做法是放在相应的缓冲服务器上。动态请求由相应的后端服务器处理。