C#.NET面试题汇总系列四：多线程

0. 参考文档

• https://www.yuque.com/books/share/6b482362-b05e-4a41-944d-afd064bb84a6

1. 描述线程与进程的区别？

线程(Thread)与进程（Process）二者都定义了某种边界，不同的是进程定义的是应用程序与应用程序之间的边界，不同的进程之间不能共享代码和数据空间，而线程定义的是代码执行堆栈和执行上下文的边界

一个进程可以包括若干个线程，同时创建多个线程来完成某项任务，便是多线程

2. 什么是互斥？

当多个线程访问同一个全局变量，或者同一个资源(比如打印机)的时候，需要进行线程间的互斥操作来保证访问的安全性

3. Task状态机的实现和工作机制是什么？

CPS全称是Continuation Passing Style，在.NET中，它会自动编译为：

1. 将所有引用的局部变量做成闭包，放到一个隐藏的状态机的类中
2. 将所有的await展开成一个状态号，有几个await就有几个状态号
3. 每次执行完一个状态，都重复回调状态机的MoveNext方法，同时指定下一个状态号
4. MoveNext方法还需处理线程和异常等问题

4. await的作用和原理，并说明和GetResult()有什么区别？

从状态机的角度出发，await的本质是调用Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)回调，并指定下一个状态号

从多线程的角度出发，如果await的Task需要在新的线程上执行，该状态机的MoveNext()方法会立即返回，此时，主线程被释放出来了，然后在UnsafeOnCompleted回调的action指定的线程上下文中继续MoveNext()和下一个状态的代码

而相比之下，GetResult()就是在当前线程上立即等待Task的完成，在Task完成前，当前线程不会释放

注意：Task也可能不一定在新的线程上执行，此时用GetResult()或者await就只有会不会创建状态机的区别了

5. Task和Thread有区别吗？

Task和Thread都能创建用多线程的方式执行代码，但它们有较大的区别

Task较新，发布于.NET 4.5，能结合新的async/await代码模型写代码，它不止能创建新线程，还能使用线程池（默认）、单线程等方式编程，在UI编程领域，Task还能自动返回UI线程上下文，还提供了许多便利API以管理多个Task

6. 多线程有什么用？

发挥多核CPU的优势，防止阻塞

7. 说说常用的锁，lock是一种什么样的锁？

常用的如 SemaphoreSlim、ManualResetEventSlim、Monitor、ReadWriteLockSlim

lock是一个混合锁，其实质是 Monitor

8. lock为什么要锁定一个参数（可否为值类型？）参数有什么要求？

lock的锁对象要求为一个引用类型，可以锁定值类型，但值类型会被装箱，每次装箱后的对象都不一样，会导致锁定无效

对于lock锁，锁定的这个对象参数才是关键，这个参数的同步索引块指针会指向一个真正的锁（同步块），这个锁（同步块）会被复用

9. 多线程和异步的区别和联系?

多线程是实现异步的主要方式之一，异步并不等同于多线程

实现异步的方式还有很多，比如利用硬件的特性、使用进程或纤程等

在.NET中就有很多的异步编程支持，比如很多地方都有Begin、End 的方法，就是一种异步编程支持，内部有些是利用多线程，有些是利用硬件的特性来实现的异步编程

10. 线程池的优点和不足?

优点：减小线程创建和销毁的开销，可以复用线程，也从而减少了线程上下文切换的性能损失，在GC回收时，较少的线程更有利于GC的回收效率

缺点：线程池无法对一个线程有更多的精确的控制，如了解其运行状态等；不能设置线程的优先级；加入到线程池的任务（方法）不能有返回值；对于需要长期运行的任务就不适合线程池

11. Mutex和lock有什么不同？一般用哪一种比较好？

Mutex是一个基于内核模式的互斥锁，支持锁的递归调用

Lock是一个混合锁，一般建议使用Lock更好，因为lock的性能更好

12. 如何实现线程间通信？

最简单的就是定义静态变量，然后在各个线程之间通过lock来访问或修改变量

其次是利用线程上下文