简单问答总结记录

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2023-03-12 05:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

以下问题答案出自ChatGPT.注意:它有时候回答的是错误的,问的时候,你需要自己对正确答案有一定的认知,并及时对其进行校正.我问它Jetpack 中的 Lifecycle用到了哪种状态机,它第一次回答我:没有使用状态机来实现其功能. 这跟上下文有关.

ChatGPT它的归纳总结能力非常强,更详细的知识点还是要去看书. 1.线程和协程的区别 线程和协程都是并发编程的概念,但它们的实现方式和使用方法有很大的区别。 线程是操作系统提供的一种抽象,可以在同一个进程中创建多个线程,每个线程都有自己的堆栈和程序计数器,它们可以并发执行,同时访问共享资源。线程的切换由操作系统负责,切换开销较大,而且线程之间的调度是不可预测的。

协程是一种用户空间的轻量级线程,是由程序员在应用程序中自己实现的。协程在一个线程中运行,可以在一个协程执行过程中暂停并切换到另一个协程执行,这种切换是由程序员控制的,切换开销很小,协程之间的调度是可预测的。

因此,线程的优点是可以利用多核处理器,同时执行多个任务,但缺点是切换开销大,容易导致竞争和死锁等问题。协程的优点是切换开销小,容易控制,但缺点是不能利用多核处理器,只能在一个线程中执行。在实际编程中,需要根据具体的需求选择合适的并发编程方式。 2.协程没有切换吗 协程也需要进行切换,但是与线程切换有所不同。线程切换是由操作系统控制的,需要进行上下文切换,即将当前线程的状态保存到内存中,然后将另一个线程的状态从内存中恢复到寄存器中,这个过程比较耗时。而协程的切换是在用户态下进行的,不需要操作系统的介入,因此切换开销比线程切换小得多。在协程切换时,当前协程的状态会被保存到内存中,然后切换到另一个协程执行,这个过程只需要保存和恢复少量的状态信息,非常快速和高效。

协程的切换也可以称为协作式多任务,因为各个协程之间需要协作才能实现多任务的并发执行。协程通过yield语句显式地释放控制权,让其他协程继续执行,而在适当的时候再由其他协程通过resume语句恢复执行权,这种方式可以保证协程之间的协作和同步,避免了线程中可能出现的死锁和竞争等问题。

总之,协程和线程都需要进行切换,但是协程的切换开销小,控制更加灵活,可以更好地实现并发编程。

3.协程的切换,是在同一个线程上吗 是的,协程的切换是在同一个线程上进行的。协程是一种轻量级的线程,它们在同一个进程中运行,共享进程的资源,每个协程都有自己的堆栈和程序计数器,但它们都运行在同一个线程中。

协程的切换是在用户态下进行的,由程序员控制,而不需要操作系统介入。在协程中,当前协程的状态会被保存到内存中,然后切换到另一个协程执行,这个过程只需要保存和恢复少量的状态信息,非常快速和高效。因此,协程可以实现非常高效的并发编程,而且不会出现线程切换时的开销和竞争等问题。

需要注意的是,协程和线程并不是一对一的关系,一个线程可以包含多个协程,而一个协程也可以在不同的线程中执行,具体的实现方式取决于编程语言和运行时环境的支持。

ps:上面那个问题其实我其实问得有点造成歧义。协程也是可以在线程上切换的。 Kotlin协程通过将协程的执行挂起和恢复分离来实现线程切换,这意味着协程可以在同一个线程上在挂起之前运行,并在另一个线程上恢复执行。这种方式相对于线程的上下文切换更加轻量级,因为它只涉及保存和恢复协程状态,而不需要切换整个线程上下文。

协程可以在特定的上下文中运行,上下文指定了协程运行的线程池、调度器、异常处理器等信息。Kotlin提供了各种上下文,包括 Dispatchers.IO(用于执行I/O操作的线程池)、Dispatchers.Default(用于执行CPU密集型任务的线程池)和Dispatchers.Main(用于在Android主线程中执行UI更新的线程池)等。

协程的线程切换通常是通过协程挂起和恢复时,协程所在的上下文来实现的。例如,在执行I/O操作时,可以使用withContext(Dispatchers.IO)函数将协程切换到Dispatchers.IO上下文,以在I/O线程池中执行操作。同样,可以使用withContext(Dispatchers.Main)将协程切换回主线程,在主线程中更新UI。这样,开发者就可以避免使用传统的回调或者直接使用线程的复杂性,更加方便地编写异步、非阻塞的代码。

4.为什么java没有协程 Java没有原生支持协程的主要原因是历史遗留问题和语言设计的考虑。

在Java的早期版本中,它是基于线程的并发模型进行设计的,线程是Java中唯一的并发机制,因此在Java中没有协程的概念和原生实现。虽然Java 5引入了并发包(java.util.concurrent),但它仍然基于线程并发模型,没有提供协程支持。

另外,Java的设计目标之一是跨平台和可移植性,为了实现这个目标,Java使用了虚拟机(JVM)作为中间层,使得Java代码可以在不同的操作系统和硬件平台上运行。但协程的实现方式需要对虚拟机进行修改和优化,这可能会破坏Java的跨平台性和可移植性,使得Java代码在不同的平台上运行时出现不一致的行为。

此外,Java语言的设计目标之一是避免出现不安全的代码,因此Java提供了强类型、内存安全和线程安全等特性,但这些特性也增加了语言的复杂性和开发难度。而协程的实现需要对Java的内存模型和线程模型进行修改,这可能会破坏Java的线程安全和内存安全特性。

总之,Java没有原生支持协程是由于历史原因和语言设计的考虑。但是,Java社区和第三方开发者已经开发了许多协程框架和库,例如Quasar、Project Loom和Kotlin协程等,它们可以在Java平台上实现协程,提高了Java的并发编程能力。

4.kotlin协程的原理的什么 Kotlin协程的原理主要包括两个方面:挂起函数和协程上下文。

挂起函数 挂起函数是Kotlin协程实现的基础。它允许在协程中暂停当前函数的执行,等待某个条件满足后再继续执行。挂起函数使用关键字suspend进行标记,在函数中可以使用delay()、withContext()等协程构建器暂停函数的执行。挂起函数在编译时会被编译成状态机的形式,实现协程的异步执行。

协程上下文 协程上下文是协程的执行环境,它包含了协程的执行状态、调度器、异常处理等信息。在Kotlin中,协程上下文是通过CoroutineContext接口实现的,它可以包含多个协程上下文元素,如Job、Dispatcher、CoroutineExceptionHandler等。协程的执行环境可以通过CoroutineScope和GlobalScope等接口创建。

协程的实现原理是基于这两个方面,当协程执行到挂起函数时,它会暂停当前函数的执行,保存协程的上下文状态,然后将协程交给调度器进行调度。调度器会将协程放入等待队列中,等待异步操作完成后再继续执行协程。当异步操作完成后,调度器会从等待队列中获取协程,恢复协程的上下文状态,然后继续执行挂起函数的剩余部分。

Kotlin协程的实现基于JVM的线程模型,它通过协程上下文和挂起函数的机制实现了协程的异步执行和调度。Kotlin协程的优势在于它可以实现非阻塞的异步编程,避免了线程切换和线程池的开销,提高了应用程序的性能和并发能力。

5.状态机是什么 状态机是一种数学模型,用于描述有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作。状态机通常用于表示程序、协议、电路等系统的行为。

在状态机中,状态是系统的一种静态描述,表示系统当前所处的状态。状态之间的转移表示系统的动态行为,它表示系统从一个状态转移到另一个状态的条件和动作。转移条件是触发状态转移的事件或条件,转移动作是在状态转移时要执行的动作或操作。

状态机可以分为有限状态机(FSM)和无限状态机(ISM)两种。有限状态机是一种离散的状态机,它有限个状态和状态之间的有限转移,适用于描述离散事件的系统。无限状态机是一种连续的状态机,它具有无限个状态和状态之间的连续转移,适用于描述连续事件的系统。

状态机在计算机科学中有广泛的应用。在编译器中,状态机用于解析和识别语法结构;在网络协议中,状态机用于表示协议的状态和状态转移;在控制系统中,状态机用于描述系统的行为和控制策略;在人工智能中,状态机用于表示智能体的行为和决策过程等。

状态机还可以分为确定性状态机和非确定性状态机两种。

确定性状态机(DFA)是指状态转移图中每个状态只能由一个输入字符转移到下一个状态的状态机。DFA可以用一个有限状态转移表或状态转移图表示,它可以被快速地实现和分析,但在描述复杂的系统时可能需要较多的状态和转移。

非确定性状态机(NFA)是指状态转移图中某些状态可以由多个输入字符转移到下一个状态的状态机。NFA可以用一个有限状态转移表或状态转移图表示,它通常比DFA简洁、易于描述和理解,但在实现和分析时可能需要使用更复杂的算法。

状态机的应用非常广泛,特别是在编译器、网络协议、控制系统、人工智能等领域。状态机在计算机科学中扮演着重要的角色,深入了解状态机的概念和实现原理可以帮助开发人员更好地理解和设计计算机系统。

6.为什么挂起函数在编译时会被编译成状态机的形式?这是什么状态机 挂起函数被编译成状态机的形式是因为它们涉及到异步操作,需要在等待操作完成时暂停当前协程的执行,等到操作完成后再恢复执行。为了实现这种协作式的多任务处理,需要将挂起函数编译成状态机的形式。

编译器将挂起函数编译成状态机的形式,通常是使用生成器或协程的技术。生成器是一种可以生成序列的函数,它可以通过yield语句将当前状态和计算结果返回给调用者,并在下一次调用时恢复执行。协程是一种更通用的异步编程模型,它可以将多个挂起函数组合成一个协程,通过await语句等待异步操作完成,并在恢复执行时自动保存当前状态。

状态机可以看作是一种具有状态和转移的数学模型,它描述了一个系统的动态行为。在挂起函数编译成状态机的过程中,编译器会将挂起函数的状态和转移分解成若干个状态和转移,构建出一个状态机模型。这个状态机模型可以用来实现挂起函数的异步执行和协作式多任务处理。

需要注意的是,挂起函数编译成的状态机并不是传统意义上的有限状态机或非确定性状态机,而是一种特殊的协程状态机。这种协程状态机具有更复杂的状态和转移,可以支持异步操作和协作式多任务处理。

7.这是哪种类型的状态机 挂起函数编译成的状态机属于一种特殊的协程状态机,它具有更复杂的状态和转移,可以支持异步操作和协作式多任务处理。相对于传统的有限状态机或非确定性状态机,协程状态机更加灵活和可扩展,可以满足异步编程和协作式多任务处理的需求。

8.是确定性状态机还是非确定性状态机 挂起函数编译成的状态机属于一种特殊的协程状态机,它通常是一种非确定性状态机。非确定性状态机可以在某些情况下更加灵活,因为它可以在多个状态之间进行转移,并且可以使用epsilon转移进行非确定性选择。在协程状态机中,这种非确定性选择通常用于处理异步操作,例如等待网络请求或文件读取等操作完成时的暂停和恢复。由于异步操作的完成时间不确定,协程状态机需要在多个状态之间进行切换,以便在操作完成时及时恢复执行。因此,协程状态机通常会使用非确定性转移和epsilon转移来实现这种协作式的多任务处理。

9.协程的原理是什么 协程是一种轻量级的线程,它的原理是将一个长时间运行的函数分成多个可中断的子任务,通过在任务之间进行切换来实现异步操作和协作式多任务处理。

协程的实现依赖于语言的特性和编译器的支持,不同语言的实现方式可能有所不同。通常,协程的实现需要满足以下几个要求:

支持异步操作:协程需要支持异步操作,例如等待网络请求或文件读取等操作完成时的暂停和恢复。

可中断性:协程需要支持可中断的子任务,以便在任务之间进行切换,实现异步操作和协作式多任务处理。

轻量级:协程需要比线程更轻量级,以便在同一线程内创建多个协程,避免线程切换的开销。

在实现协程时,通常需要使用生成器或状态机的技术。生成器是一种可以生成序列的函数,它可以通过yield语句将当前状态和计算结果返回给调用者,并在下一次调用时恢复执行。状态机是一种具有状态和转移的数学模型,它可以描述一个系统的动态行为。在协程中,状态机通常用来实现异步操作和协作式多任务处理,通过在状态之间进行切换来实现任务的并发执行。

一些语言,如Python和Kotlin,提供了内置的协程库,可以方便地创建和管理协程。其他语言,如C++和Java,可以使用第三方协程库来实现协程的功能。无论采用何种实现方式,协程都是一种重要的异步编程和协作式多任务处理的技术,可以帮助开发人员更有效地管理并发操作和资源。

10.Jetpack 中的 Lifecycle使用了状态模式吗 在 Jetpack 中的 Lifecycle 中,使用了一定程度上的状态模式来管理组件的生命周期。

Lifecycle 定义了一组生命周期状态和事件,例如 CREATED、STARTED、RESUMED 等。LifecycleOwner 实现了 getLifecycle() 方法,返回一个 Lifecycle 对象,用于管理组件的生命周期状态。LifecycleObserver 是一个接口,它定义了一组回调方法,用于在组件的生命周期事件发生时被调用。

Lifecycle 对象实际上是一个有限状态机,它可以处于不同的生命周期状态,并在状态之间进行转移。例如,Activity 在 onCreate() 方法中调用了 setLifecycleOwner(this),将自身作为 LifecycleOwner 对象注册到 Lifecycle 中。Lifecycle 在接收到 onCreate() 事件后,将状态从 INITIALIZED 转移到 CREATED。当 Activity 调用 onStart() 方法时,Lifecycle 会将状态从 CREATED 转移到 STARTED,然后继续转移到 RESUMED 状态。

LifecycleObserver 作为观察者,通过实现一组回调方法来响应组件的生命周期事件。例如,onCreate() 方法会在 Lifecycle 接收到 CREATED 事件时被调用,onStart() 方法会在接收到 STARTED 事件时被调用,以此类推。LifecycleObserver 可以根据不同的事件和状态,执行不同的操作,从而实现对组件生命周期的管理和控制。

因此,在 Jetpack 中的 Lifecycle 中,可以说使用了一定程度上的状态模式来管理组件的生命周期状态。但与传统的状态模式不同,Lifecycle 对象的状态转移是在内部完成的,并且没有明确的状态类。LifecycleObserver 作为观察者,通过实现回调方法来响应组件的生命周期事件,并根据事件和状态执行相应的操作。

11.什么是有限状态机 有限状态机(Finite State Machine,FSM),也称状态自动机(State Automaton)、状态转换系统(State Transition System)等,是一种用于描述系统行为的数学模型。它将系统看作是由一组状态、状态之间的转移关系和事件响应构成的,通过对状态和事件的定义和处理,来描述系统在不同状态下的行为和状态转移。

有限状态机可以分为两类:确定性有限状态机(Deterministic Finite State Machine,DFSM)和非确定性有限状态机(Nondeterministic Finite State Machine,NFSM)。

在一个确定性有限状态机中,每个状态只能转移到唯一的下一个状态。它的行为可以用一个确定的函数表示,该函数将输入符号映射到下一个状态。确定性有限状态机通常用于模式匹配、词法分析、编译器等领域。

在一个非确定性有限状态机中,一个状态可以有多个转移条件和下一个状态,即一个状态可以转移到多个状态。当输入符号匹配多个转移条件时,可以随机或根据某种策略选择下一个状态。非确定性有限状态机通常用于模型检测、自然语言处理、人工智能等领域。

有限状态机是一种简单但功能强大的模型,它能够描述和分析各种复杂的系统,是计算机科学、自动控制、通信工程、电子工程等领域中的重要工具。

12.状态机和有限状态机分别是什么?区别又是什么 状态机和有限状态机都是用于描述系统行为的数学模型,它们可以描述系统在不同状态下的行为和状态转移。

状态机是一个广义的概念,它是指描述系统行为的任何数学模型,不限于有限状态机。状态机包括了有限状态机、可重入状态机、推动状态机、语法导向的状态机等多种类型。

有限状态机是一种特殊的状态机,它是指系统状态数量有限且状态之间的转移关系是确定的。有限状态机可以用状态转移图或状态转移表来表示,常用于模式匹配、词法分析、编译器等领域。

区别在于,状态机是一个广义的概念,包括了有限状态机和其他类型的状态机;而有限状态机是状态机中的一种特殊类型,指的是状态数量有限且状态之间的转移关系是确定的。因此,有限状态机是状态机的一种子集。

另外,有限状态机相对于其他类型的状态机来说,具有状态数量有限、易于设计和实现、适用于离散事件系统等优点。而其他类型的状态机则更适用于连续事件系统、并行处理等场景。

13.所以Jetpack中的Lifecycle是否使用了状态机? 是的,Jetpack中的Lifecycle使用了有限状态机来描述Activity或Fragment的生命周期,具体来说是采用了状态模式的设计模式,将Activity或Fragment的生命周期划分为不同的状态,并根据不同状态的转移关系来控制它们的行为。在使用Lifecycle时,我们可以根据不同的状态来实现相应的逻辑,从而更加方便地管理和控制Activity或Fragment的生命周期。



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