出处:https://github.com/Senglin75/interview_of_python

语言特性

1.说一下 Python 中 LEGB 是什么

LEGB 指的是 Python 中的变量作用域问题,其中

L:local 局部变量,仅存在函数内部,其存储位置位于栈中,其生命周期在函数结束时就会被释放。

E:enclosing 外部作用域变量,常见于闭包函数,也就是嵌套函数中的上一层函数变量。其生命周期在整个闭包函数结束时会被释放。

G:global 全局变量,作用于整个程序,其存储位置位于全局数据区中,其生命周期在程序销毁时就被释放。

B:builtins 内建模块变量,其存储于内置变量命名空间。

变量查找顺序:

L-E-G-B

2.解释一下 Python 中的闭包函数

示例:

def func():
    a = b = 1
    def internal_func(c):
	if a+b == c:
	    print('True')
	else:
	    print('False')

test = func()
test(2)

# 结果为 True

闭包函数作为函数式编程中的一种,当含有以下几点时,便可称它为一个闭包函数。

  1. 该函数是一个嵌套函数。
  2. 内嵌函数必须引用外部函数的变量。
  3. 该函数的返回值必须是内嵌函数名

闭包函数可以大幅提高代码复用性,使得代码性能大幅提高。

3.说一下 Python 中的深拷贝,浅拷贝,如何自己实现深拷贝

  1. 浅拷贝

    copy 模块下的 copy() 方法,实现一个对象的浅拷贝,list 下的分割也是一种浅拷贝,

    示例:

    import copy
    
    a = [1, 2, [3, 4]]
    b = copy.copy(a)
    
    a == b
    a is b
    
    # 结果为 True,False
    
    e = [1, 2, [3, 4]]
    f = e[2]
    h = e[2][:]
    
    f == h
    f is h
    
    # 结果为 True,False
    

    浅拷贝只会拷贝对象的第一层引用,如果是复合类型,如 list 里面嵌套 list,则当内嵌 list 发生变化时,经过浅拷贝出来的对象,也会发生变化。

    示例:

    import copy
    
    a = [1, 2, [3, 4]]
    b = copy.copy(a)
    
    a == b
    a is b
    
    # 结果为 True,False
    
    c = copy.copy(a)
    
    a[1] = 0
    
    print(a)
    print(c)
    
    # 结果为 a = [1, 0, [3, 4]], c = [1, 2, [3, 4]]
    
    
    a[2].append(5)
    
    print(a)
    print(c)
    
    # 结果为 a = [1, 0, [3, 4, 5]], c = [1, 2, [3, 4, 5]]
    
  2. 深拷贝

    深拷贝将拷贝对象里所有引用全部拷贝,生成一个全新的对象。

    示例:

    import copy
    
    a = [1, 2, 3, 4]
    b = copy.deepcopy(a)
    
    a == b 
    a is b
    
    # 结果为 True,False
    

    深、浅拷贝会根据拷贝对象的数据类型,决定是否开辟新的内存空间来存放拷贝出来的新对象。

    import copy
    
    a = [1, 2, 3, 4] # list 可变类型
    b = copy.copy(a)
    
    a == b
    a is b
    
    # 结果为 True,False
    
    c = (1, 2, 3, 4)  # tuple 不可变类型
    d = copy.copy(c)
    e = copy.deepcopy(c)
    
    c == d
    c is d
    c is e
    
    # 结果为 True,True, True
    
  3. 自己实现深拷贝

    深拷贝源码分析,先占坑,还未写。

4.说一说 Python 中的可变、不可变类型

Python 中通过将对象进行 HASH 来判断该对象是哪种类型,可 HASH 的为不可变类型,不可 HASH 的为可变类型。其中常见的几种如下所示:

  • 可变类型:List,dict,set

  • 不可变类型:int,float,string,tuple,frorzenset

也可通过是否含有__hash__()方法,判断该对象为何种类型,拥有该方法的为不可变类型,相反为可变类型。

5.说一说 Python 中一个类的实例从创建到删除的过程

首先通过类的魔法方法__new__()来创建一个实例,再通过魔法方法__init__()来对这个实例初始化,最终删除一个实例时,Python 根据该实例的「引用计数」来判断是否释放该实例所占用的内存,当该实例的引用计数为 0 时,__del__()方法才会被调用,__del__()方法的不等同于del

6.什么是单例,如何实现

单例是指一个类的实例有且只有一个。一般在一个类只需要使用一次之后便不在使用时使用。

实现方式:

  1. 使用__new__()方法

    class Singleton():
        is_instance = None
    
        def __new__(cls):
            if not cls.is_instance:
                cls.is_instance = super().__new__(cls)
                return cls.is_instance
    
            return cls.is_instance
            
    s = Singleton()
    g = Singleton()
    print(s is g)
    
    # 结果为 True
    
  2. 使用装饰器

    def Singleton01(cls):
        is_instance = {}
        def get_instance(*args, **kwargs):
            if not is_instance:
                is_instance[cls] = cls()
                return is_instance[cls]
            return is_instance[cls]
        return get_instance
    
    
    @Singleton01
    class Myclass():
        pass
    
    s = Myclass()
    g = Myclass()
    print(s is g)
    
    # 结果为 True
    
  3. 多线程下实现单例

    class Singleton02():
        is_instance = None
        is_lock = threading.Lock()
    
        def __new__(cls):
            with cls.is_lock:
                if not cls.is_instance:
                    cls.is_instance = super().__new__(cls)
                    return cls.is_instance
    
                return cls.is_instance
    
    
    s = Singleton()
    g = Singleton()
    print(s is g)
    
    # 结果为 True
    
  4. 多线程优化

    class Singleton03():
        is_instance = None
        is_lock = threading.Lock()
    
        def __new__(cls):
            # 单例判断提前,只在第一次判断时加锁,避免无意义的加锁解锁
            if not cls.is_instance:
                with cls.is_lock:
                    cls.is_instance = super().__new__(cls)
                    return cls.is_instance
    
            return cls.is_instance
    
    s = Singleton03()
    g = Singleton03()
    print(s is g)
    
    # 结果为 True
    

第二次更新

7.说一下 Python 中的装饰器

原理:利用闭包,将目标函数外面再套一层函数,使得目标函数具有一个新的功能,并且不改变目标函数原有功能。

实现方式:

  1. 闭包

    def decorate(func):
        def wrapper():
            print('新功能')
            func()    
        return wrapper
    
    def func():
        print('原有功能')
    
    f = decorate(func)
    f()
    
    # 结果为:
    新功能
    原有功能
    
  2. @ 语法糖

    def decorate01(func):
        def wrapper():
            print('新功能')
            func()       
        return wrapper
    
    @decorate01
    def func01():
        print("原有功能")
    
    func01()
    
    # 结果为:
    新功能
    原有功能
    

8.说一说类属性、实例属性、私有属性和保护属性

类属性相当于全部变量,所有由类创建出来的实例,都可以使用,而实例属性相当于局部变量,只能由该实例自己使用,当类属性与实例属性命名一样时,在调用该同名属性时,会屏蔽掉类属性,调用实例属性,这点跟 LEGB 很像。

当通过实例对象来修改类属性时,其实修改的并不是类属性,而是新建了一个跟类属性名一样的实例属性。

Python 中将以两个下划线__开头,但不以两个下划线结尾的变量,认作为私有属性,Python 通过 name manage算法,将该私有属性的引用更改为_classname_reference,用户试图调用该私有属性时,会因为对象引用不一样而找不到该属性,故而实现了「属性私有化」。

在获取实例属性时,一般采用定义一个实例方法的方式获取属性,避免直接对实例属性进行操作,起到一个保护属性的作用。

9.为什么说 Python 是动态语言,鸭子类型是指什么

Python 相当于其他静态语言,可以在代码运行过程中,改变变量的属性。

鸭子类型指的是 Python 不用定义变量类型,只要该变量像是什么类型,那么就认为它就是什么类型,我们更多关注的是它的行为,而不是它的类型。

10.元类是什么

实例都是由类创建出来,而类则是由元类创建出来。他们之间的关系相当于「奶奶-妈妈-孙子」。

示例:

class Myclass():
    pass


new = type('NewClass', (Myclass,), {'name': 'new'})

print(new)
print(new.__mro__)  # 查看该类的继承情况

# 结果为
<class '__main__.NewClass'>
(<class '__main__.NewClass'>, <class '__main__.Myclass'>, <class 'object'>)

具体点的内容可以参考这篇问答:什么是元类

11.@staticmethod 和 @classmethod 的区别

  • @staticmethod 是为类添加一个静态方法

  • @classmethod 是为类添加一个类方法

12.如何动态添加属性

由于 Python 的特性使得程序在运行过程中,我们可以为某个对象添加属性、方法。

示例:

class Myclass:
    pass


m = Myclass()

# 为实例动态添加一个属性
m.name = 'new_atribute'

def func(self):
    return 'new_function'

# 为实例动态添加一个方法
m.func = func

print(m.name)
print(m.__dict__) # 返回 m 的所有属性,方法

# 结果为
new_atribute
new_function
{'func': <function func at 0x7f9452be12f0>, 'name': 'new_atribute'}

# 另外一种动态添加方法
import types


def func01(self):
	print('new_function01')

# 实例 m 添加一个属性 func,而这个属性指向func()函数,故当调用 m.func 时,也就相当于调用了 func() 函数,间接实现了为 m 添加方法 func()。
m.func = types.MethodType(func, m)

print(m.func())

# 结果为 new_function01

13.对于迭代器和生成器你知道哪些,它们分别应用于什么场景

先介绍什么是可迭代的Iterable

任何可用于for循环的都是可迭代的。也可以使用collection模块下的isinstance(obj, Iterable)来检验该对象是否可迭代。

示例:

from collections import Iterable


print(isinstance('abc',Iterable)) 
print(isinstance(123,Iterable)) 

# 结果为 True,False
  • 迭代器

    任何可以使用next()函数的都是迭代器,也可使用iter()函数将可迭代对象变为迭代器。

    示例:

    from collections import Iterator
    
    
    itr = iter('abc')
    
    print(type(itr))
    print(isinstance(itr, Iterator)) 
    
    # 结果为 Iterator,True
    
  • 生成器

    任何函数中含有yield关键字的都是生成器,列表生成式中的[]改为()也是一个生成器。

    生成器在启动后,如果程序运行到yeild关键字时,会从当前程序退出,并返回yeild关键后面的内容。

    • 实现方式

      示例:

      g = [i for i in range(10)]
      
      print(type(g))
      
      # 结果为 list
      
      g1 = (i for i in range(10))
      
      print(type(g1))
      
      # 结果为 generator
      
      def func():
          for i in range(10):
              yield i
      
      # 生成生成器
      f = func()
      # 启动生成器,并接受 yeild 后面的值
      res = next(f)
      print(f)
      print('return content: %d' % res)
      
      # 结果为
      <generator object func at 0x7f92f5294048>
      return content: 0
      
    • 生成器怎么取值,什么时候结束
      生成器可以通过next(f)f.__next__()f.send()三种方式来取值
      示例:

      def func01():
          for i in range(10):
              yield i
      
      f = func()
      print(next(f))
      print(f.__next__())
      print(f.send('hahah'))
      
      # 结果为 
      0
      1
      2
      

      其中f.send()可以向生成器传值,但是其第一次传入的值默认为None。如果想要取出send()里传入的值,则需要在生成器中添加接收的变量。

      示例:

      def func():
          content = '200 OK'
          while True:
              temp = yield content
              print(temp) 
      
      f = func()
      # 传入 None 来启动生成器
      f.send(None)       
      # 传入参数给生成器
      res = f.send('END')
      
      print(res)  
      
      # 结果为
      END
      200 OK
      

      生成器里的值被取完之后,或者中间遇到return关键字,就会退出,这三种方法有一个共同点:当生成器取完之后会抛出StopIteration的错误。
      而使用for循环来取出生成器里的值就不会抛出错误,这也是最被推荐的。

    • 应用场景
      在生成一个包含很多数(百万级别)的列表时,但是又只用得到其中很小一部分的数时,使用列表生成式会极大的浪费内存,且不一定能够生成,因为受机器内存限制。
      而使用生成器则不然,生成器只是在你需要的时候,才会申请一块内存,可以边取边用,极大的降低了内存消耗。 生成器用的最多的地方在于「协程」。由于基于 C 解释器下的 Python 中含有一个 GIL 锁,使得 Pyhon 的多线程是一个假性多线程,这也是为什么很多人说 Python 性能慢的原因。


第三次更新

14.说一下进程、线程、以及多任务(多进程、多线程和协程)

  • 进程

    • 概念

      一个程序对应一个进程,这个进程被叫做主进程,而一个主进程下面还有许多子进程。

    • 实现方式

      • fork()

        示例:

        import os
              
              
        print('current_pid :%d' % os.getpid())
          
        res = os.fork()
          
        # 子进程返回的是 0
        if res == 0:
          	print('res: %d' % res)
          	print('sub_pid: %d' % os.getpid())
          
        # 主进程返回的是子进程的 pid
        else:
          	print('main_pid: %d' % os.getpid())
         	print('res:%d' % res)
          
        # 结果为
        current_pid :12775
        main_pid: 12775
        res:12776
        res: 0
        sub_pid: 12776
        
       
       * multiprocessing.Process
       
         示例:
       
         ```
         from multiprocessing import Process
         import os, time
         
           
         print('man_process pid : %d' % os.getpid())
           
         class NewProcess(Process):
             def __init__(self):
                 Process.__init__(self)
           
             def run(self):
                 time.sleep(3)
                 print('%d process was runing' % os.getpid())
           
         np = NewProcess()
         np.start()
           
         # 结果为
         man_process pid : 7846
         7847 process was runing
      
      • multiprocessing.Pool
        • 同步(apply)

          示例:

          from multiprocessing import Pool
          import time, os, random  
          
          
          print('main_process pid: %d' % os.getpid())
          
          def run():
              time.sleep(random.random())  # random.random() 随机生成一个小于 1 的浮点数
              print('%d process was runing' % os.getpid())
          
          p = Pool(3)
          
          for i in range(4):
              p.apply(run, args=())
          
          p.close()
          print('waiting for sub_process')
          
          while True:
              # 获取 Pool 中剩余的进程数量
              count = len(p._cache)
              if count != 0:
                  print('there was %d sub_process' % count)
                  time.sleep(random.random())
              else:
                  break
                
          print('sub_process has done')
          
          # 结果为
          main_process pid: 4295
          4297 process was runing
          4296 process was runing
          4298 process was runing
          4297 process was runing
          wating for sub_process
          sub_process has done
          
        • 异步(apply_async)

          示例:

          from multiprocessing import Pool
          import time, os, random
              
              
          print('main_process pid: %d' % os.getpid())
              
          def run():
          	# random.random() 随机生成一个小于 1 的浮点数
              time.sleep(random.random())  
              print('%d process was runing' % os.getpid())
            
          p = Pool(3)
              
          for i in range(4):
              p.apply_async(run, args=())
              
          p.close()
              
          while True:
              # 获取 Pool 中剩余的进程数量
              count = len(p._cache)
              if count != 0:
                  print('there was %d sub_process' % count)
                  time.sleep(random.random())
              else:
              break
                      
          print('wiating for sub_process..')
          p.join()
          
          print('sub_process has done')
            
          # 结果为
          main_process pid: 4342
          wiating for sub_process..
          there was 4 sub_process
          4344 process was runing
          there was 3 sub_process
          4345 process was runing
          4344 process was runing
          4343 process was runing
          sub_process has done
          
    • 优缺点

      • fork()是计算机最底层的进程实现方式,一个fork()方法创建出来的进程有两个:主进程、子进程。fork()创建出来的进程,主进程不会等待子进程。
      • multiprocessing模块通过将fork方法封装成一个Process类,该类有一个start()方法,当调用该方法时,会自动调用run()方法,开启一个进程。并且由Process创建出来的进程,可以使用join()方法,使得主进程堵塞,被迫等待子进程。
      • multiprocess下另一种开启进程的方式是通过Pool进程池来实现。进程池可以开启多个进程来执行多个任务,但是进程数最大不会超过系统 CPU 核数。同样的,由Pool创建出来的进程,主进程也不会等待子进程,通过join()方法可以迫使主进程等待子进程,或者使用apply()同步的方式。
    • 进程通信

      进程之间的通信可以通过队列(Queue)来进行,多个进程一部分向队列里写入数据,一部分从队列里读取数据,从而完成多进程之间的通信问题。

      示例:

      from multiprocessing import Process, Queue
      import random, time, os
      
      
      def write(q):
          if not q.full():
              for i in range(4):
                  q.put(i)
                  print('%d was writing data[%d] to queue' % (os.getpid(), i))
                  time.sleep(random.random())
          else:
              print('queue is full')
        
      def read(q):
          # 等待队列被写入数据
          time.sleep(random.random())
          while True:
              if not q.empty():
                  data = q.get()
                  print('%d was reading data{%d} from queue' % (os.getpid(), data))
              else:
                   print('queue is empty')
                   break
          
      # 创建通信队列,进程之间,全局变量不共享
      q = Queue()
      pw = Process(target=write, args=(q,))
      pr = Process(target=read, args=(q,))
          
      pw.start()
        pr.start()
          
      pw.join()
      pr.join()
      print('end')
          
      # 结果为
      4640 was writing data[0] to queue
      4640 was writing data[1] to queue
      4640 was writing data[2] to queue
      4641 was reading data{0} from queue
      4641 was reading data{1} from queue
      4641 was reading data{2} from queue
      queue is empty
      4640 was writing data[3] to queue
      end
      

      由于进程的执行顺序问题,造成了 pr 先于 pw 执行,所以 pr 未读取到数据,pr 进程任务结束,堵塞解开,主进程继续向下运行,最后 pw 任务结束。

    • 进程通信改良

      示例:

      from multiprocessing import Process, Queue
      import random, time, os
      
      
      def write(q):
          if not q.full():
              for i in range(4):
                  q.put(i)
                  print('%d was writing data[%d] to queue' % (os.getpid(), i))
                  time.sleep(random.random())
          else:
              print('queue is full')
      
      def read(q):
          # 等待队列被写入数据
          time.sleep(random.random())
          while True:
              data = q.get()
              print('%d was reading data{%d} from queue' % (os.getpid(), data))
      
      # 创建通信队列,进程之间,没有全局变量共享之说
      q = Queue()
      pw = Process(target=write, args=(q,))
      pr = Process(target=read, args=(q,))
      
      pw.start()
      pr.start()
      
      pw.join()
      # pr 进程立刻结束
      pr.terminate()
      print('end')
      
      # 结果为
      12898 was writing data[0] to queue
      12898 was writing data[1] to queue
      12898 was writing data[2] to queue
      12899 was reading data{0} from queue
      12899 was reading data{1} from queue
      12899 was reading data{2} from queue
      12898 was writing data[3] to queue
      12899 was reading data{3} from queue
      end
      
  • 线程

    • 概念

      线程是进程下的一部分,进程下负责执行代码程序的就是线程,一个进程下会有很多个线程。同样的,一个主线程下面也有很多子线程。

      另外,Python 中的线程依据的是 Java 中的线程模型,如果有兴趣的同学可以研究一下。

    • 实现方式

      示例:

      import threading, time
      
      
      def run():
          time.sleep(1)
          # currentThread() 返回的是当前的线程对象信息
          print('%s was runing' % threading.currentThread())
          print('current thread\'name: %s' % threading.currentThread().getName())
      
      # 创建一个线程
      t = threading.Thread(target=run, args=())
      
      # 启动线程
      t.start()
      
      # get_ident 返回的是当前线程对象所在的内存地址(id),该地址是唯一可以验证线程的数据
      # 也可使用 currentThread().getName() 来简单的区分线程
      print('current thread\'name: %s' % threading.currentThread().getName())
      print('main_thread tid: %s' % threading.get_ident())
      
      # 结果为
      current thread'name: MainThread
      main_thread tid: 140427132020480
      <Thread(Thread-1, started 140427100555008)> was runing
      current thread'name: Thread-1
      
       
     * 线程通信
     
     * 通信队列
     
       通信队列作为相对来说最为安全的线程通信手段,其中`Queue`模块自身拥有所有所需的锁,这使得通信队列中的对象可以安全的在多线程之间共享。
     
       	  这里用常见的「生产者-消费者模型」来介绍。
     		
       	  示例:
     		
       	  ```
     	  import threading, queue, time, random
     	    
     	    
           flag = object()
     	
     	  def producter(q):
     	      for i in range(4):
     	          q.put(i)
     	          print('%s put data{%d} in queue' % (threading.currentThread().getName(), i))
     	          time.sleep(random.random())
     	            
     	      q.put(flag)
     	
     	  def consumer(q):
     	      time.sleep(random.random())
     	      while True:
     	          res = q.get()
     	          if res == flag:
     	              q.put(flag)
     	              break
     	          else:
     	              print('%s get data{%d} from queue' % (threading.currentThread().getName(), res))
     	        
     	  # 创建队列
     	  q = queue.Queue()
     	        
     	  # 创建线程
     	  pro = threading.Thread(target=producter, args=(q,))
     	  con = threading.Thread(target=consumer, args=(q,))
     	        
     	  pro.start()
     	  con.start()
     	        
     	  # 结果为
     	  Thread-1 put data{0} in queue
     	  Thread-1 put data{1} in queue
     	  Thread-2 get data{0} from queue
     	  Thread-2 get data{1} from queue
       	  Thread-1 put data{2} in queue
     	  Thread-2 get data{2} from queue
       	  Thread-1 put data{3} in queue
     	  Thread-2 get data{3} from queue
     	  end
     	    ```
     		
     	  这里有一个细节。在多线程下,当生产者任务完成之后,向队列`queue`里添加了一个特殊对象(终止信号)`flag`,这样当消费者从`queue`中取出任务时,当取到`flag`时,意味着所有任务被取出,并再次将`flag`添加至`queue`中,这样其他线程中的消费者在接收到这个终止信号后,也会得知当前生产者任务已经全部发布。
     		
     	* 轮询
     
       通过为数据操作添加`while`循环判断,迫使线程被迫等待操作。(为了优化等待时间,应在最核心的位置添加判断条件)
     		
     	  示例:
     			
     	  ```
     	  import threading
     		    
     		    
     	  class NewThread(threading.Thread):
     		  flag = 0
     		  g_num = 0
     		    
     		  def __init__(self):
     		      super().__init__()
     		   
     		  def run(self):
     		      print('%s was runing' % threading.currentThread().getName())
     
     	      if self.name == 'Thread-1':
     		          self.add_num()
     		          NewThread.flag = 1
     		      else:
     		          # 轮询
     			      # Thread-2 被迫等待 Thread-1 完成任务之后才能执行
     			      while True:
     			          if NewThread.flag:
     			              self.add_num()
     			              break
     			      
     		  @classmethod
     		  def add_num(cls):
                   global g_num
     	          for i in range(1000000):
     		          cls.g_num += 1
     
               print('on the %s, g_num: %d' % (threading.currentThread().getName(), cls.g_num))
     			    
     	  t1 = NewThread()
     	  t2 = NewThread()
     			    
     	  t1.start()
     	  t2.start()
     		    
     	  # 结果为
     	  Thread-1 was runing
           Thread-2 was runing
     	  on the Thread-1, g_num: 1000000
     	  on the Thread-2, g_num: 2000000
     	  ```
     	
     	* 互斥锁
     
       互斥锁是专门为了针对线程安全而设计的一种结构,锁可以强制线程排序,保护线程安全,但是加锁、解锁会消耗系统 CPU 资源。
     	
     	* 互斥锁优化
     	  
     	  示例:
     	  
     	  ```
     	  import threading
     	      
     	      
     	  class NewThread(threading.Thread):
     	      g_num = 0
     	      # 生成锁对象
     	      lock = threading.Lock()
     	      
     	      def __init__(self):
     	          super().__init__()
     	      
     	      def run(self):
     	     	  # 判断当前线程是否上锁,若未上锁,则一直尝试上锁(acquire)直至成功
     	          with NewThread.lock:
     	              print('%s was runing' % self.name)
     	              self.add_num()
     	      
     	      @classmethod
     	      def add_num(cls):
     	          for i in range(1000000):
     	              cls.g_num += 1
                         
                   print('on the %s g_num: %d' % (threading.currentThread().getName(), cls.g_num))
           
           t1 = NewThread()
           t2 = NewThread()
       
           t1.start()
           t2.start()
         ```
       ```
     	
       # 结果为
     	  Thread-1 was runing
     	    on the Thread-1 g_num: 1000000
         Thread-2 was runing
     	  on the Thread-2 g_num: 2000000
     	```
     	
     * 死锁问题
       
     	当多线程下出现多个锁,判断条件又是另一个线程里的锁时,就会出现一种情况:当另一个线程任务执行时间过长,或是线程结束,未解锁。当前线程由于迟迟无法上锁,程序始终阻塞,此时就会陷入死锁问题。
     	
     * 死锁问题解决
       
     	* 设置超时时间`threading.Lock().acquire(timeout=3)`只要在上锁时设置超时时间`timeout=`,只要超过时间,线程就会不再等待是否解锁,而是直接运行。但是这种方式很危险,可能会带来大量的等待时间。
     	  * 为每个锁添加一个特殊编号,多线程在获取锁的时候严格按照该编号的升序方式来获取,相当于为线程排序,这样就避免了多线程因为资源争抢,而陷入死锁的可能。	
     	  * [银行家算法](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%B6%E8%A1%8C%E5%AE%B6%E7%AE%97%E6%B3%95)
     	  
     	* 独立全局变量
     	  
     	    多线程之间进行通信,但是又得使得两个线程之间的变量都具有独立性,每个线程从全局变量中得到的数据都不一样。
     	  
     	    三种方法 :
     	  
     	    * 传参
     	    * 字典
     	    * 特殊全局变量(`threading.local()`)
     	  ```
     	  
     	  ```
     
    
  • 进程与线程的区别

    • 线程和进程的执行顺序都是一样的,都是由操作系统的调度算法决定,不是根据程序的编写顺序来决定。
    • 进程是资源分配的单位,而线程是 CPU 调度的单位。
    • 进程在主程序结束后,程序立马结束,需要手动利用join()方法使得主程序发生堵塞,来等待子进程。而主线程的任务结束后,程序会等待子线程结束才会结束。故不需要特意使用join()方法来使主线程等待子线程。
    • 多进程适合 CPU 密集型,多线程适合 I/O 密集型。
  • 协程

    • 概念

      线程下的一种,也叫微线程,单线程自身控制切换任务时机,达到多任务的效果。避免了由于系统在处理多进程或者多线程时,切换任务时需要的等待时间。这一点很像操作系统里的中断。

    • 实现方式

      • 生成器(yield)

        生成器相关内容可看问题 13。

        这里以一个简单的「生产者-消费者模型」来解释如何使用生成器实现协程。

        示例:

        import threading  
        
        
        def producter(c):
            next(c)
            n = 4
            print('%s was running' % threading.currentThread().getName())
            while n:
                print('product data: %d' % n)
                res = c.send(n)
                print(res)
                n -= 1
            print('sale out')
            
        def consumer():
            res = ''
          
            print('%s was running' % threading.currentThread().getName())
            while True:
                n = yield res
          
                print('consume data: %d' % n)
                res = '200 OK'
          
        print('%s was running' % threading.currentThread().getName())
        c = consumer()
          
        producter(c)
          
        # 结果为
        MainThread was running
        MainThread was running
        MainThread was running
        product data: 4
        consume data: 4
        200 OK
        product data: 3
        consume data: 3
        200 OK
        product data: 2
        consume data: 2
        200 OK
        product data: 1
        consume data: 1
        200 OK
        sale out
        

        可以看到,生产者事先不知道消费者具体要消费多少数据,生产者只是一直在生产。而消费者则是利用生成器的中断特性,consumer函数中,程序每一次循环遇到yield关键字就会停下,等待producter函数启动生成器,再继续下一次循环。

        在这中间只有一个线程在运行,任务的切换时机由程序员自己控制,避免了由于多线程之间的切换消耗,这样就简单实现了协程。

      • 异步(asyncio)

        由于生成器在未来的 Python 3.10 版本中将不在支持协程,而是推荐使用asyncio库,该库适用于高并发。

        自己目前不会,就不瞎 BB 了,具体可看文档。

        asyncio 中文文档


第四次更新

15.说一说 GIL

前面有提到由于 Python 基于 C 语言编写的解释器中设置了一个 GIL 全局变量锁,该锁使得 Python 的多线程在处理 CPU 计算密集型任务时,同一时刻只能有一个线程在运行,这也是为什么说 Python 的多线程是一个「假性多线程」的原因。

解决 GIL 的办法在处理 CPU 计算密集型任务时,使用多进程 + 协程,发挥计算机多核的威力,而处理 I/O 密集型,则可以使用多线程。

16.说一说 Python 中的垃圾回收机制(GC)

  • 引用计数清零
  • 标记-清除
  • 隔代回收 这里有一篇文章可以参考一下。垃圾回收机制

17.说一说 Python 中的函数式编程

  • lambda

    lambda 匿名函数,使用匿名函数可以帮助我们简化代码,且节省程序由于显示创建函数的消耗。

    示例:

    # 冒号左边是参数, 右边是表达式,lambda 返回的是右边表达式的结果
    L2 = lambda x : x * x
    print(L2(5))
    
    # 结果为 25
    
  • map

    map(func,*Iterable),map 函数通过将可迭代对象传入 func 函数,全部执行。

    示例:

    # 相当于 [1*1, 2*2, 3*3, 4*4]
    L2 = list(map(lambda x: x * x, range(1, 4)))
    print(L2)
    
    # 结果为
    [1, 4, 9, 16]
    
  • reduce

    reduce(func, *sequence),reduce 函数可以将函数 func 迭代调用。

    示例:

    from functools import reduce
    
    
    # 相当于 ((1*2)*3)
    L2 = reduce(lambda x, y: x * y, range(1, 4))
    print(L2)
    
    # 结果为
    6
    
  • filter

    filter(func,*Iterable),filter 函数通过将可迭代对象当做参数传递给 func 函数,并返回 func 函数中返回结果为 True 的值。

    示例:

    # 相当于 g = [x for x in range(10) if x < 3]
    L2 = list(filter(lambda x: x < 3, range(10)))
    print(L2)
    
    # 结果为
    [0, 1, 2]
    

18.is 和 == 的区别

  • a is b 比较的是 a 和 b 的「id」是否相同
  • a == b 比较的是 a 和 b 的「值」是否相同

19.range 和 xrange 的区别

对于现如今的 Python 3.x,这个问题其实已经没有什么意义了,由于其在各大面经中都出现过,这里简单解释下。在 Python 2.x 中,rangexrange最大的区别就是xrange生成的不是一个list,而是一个生成器,这两者的区别在问题 13 已经讲过,这里不在赘述。

Python 3.x 中已经移除了range()方法,并将xrange()方法更名为range()

20.新式类和旧式类的区别

新式类和旧式类的变化主要讲的是 Python 中类的「继承」问题。

旧式类中,类的继承按照「从左往右,深度优先遍历」的原则。

新式类中,类的继承按照「C3 算法」的原则:如果子类在继承来自不同父类的方法是不一样的时候,会从下而上,先左后右的合并继承方法。如果有一样的方法,则会继承第一个方法然后舍弃另一个相同的方法,接着合并其他不同的方法。解决了旧式类继承中存在的二义性和单调性。

示例:

# 新式类

class B:
    def __init__(self,name):
        self.name = name

    def get_name(self):
        return 'B'

class C:
    def __init__(self,name):
        self.name = name

    def get_name(self):
        return 'C'

class BC(B, C):
    pass

b = B('B')
c = C('C')
bc = BC('C')

print(bc.name)
name = bc.get_name()
print(name)

# 查看 c 在搜索方法时的先后顺序
print(bc.__mro__)

# 结果为
C
B
(<class '__main__.BC'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class 'object'>)

另外,新式类相对于旧式类还多了这么些变化。

  • __slot__:限制实例属性的设置范围。

  • __getattrbute__:获取实例属性值。

  • type__class__:返回类型统一。

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