这段时间一直在忙着秋招，一边面试，一边整理总结，在面试的过程中也会发现很多问题，自己学习的时候并没有深究，导致“知其然而不知其所以然”，当面试被问到的时候，感到很可惜。其实想想也不必可惜，面试就是一个查漏补缺的过程，在这个过程中发现自己的一些遗漏之处，进一步查阅资料、深入学习，对自己也是很有帮助的。
现在对自己遇到的以及和周围的小伙伴交流的他们遇到的其中一些问题，整理下面经，必要时留下有参考意义的前辈的文章，以便后续查看。
一、线程的上下文切换及其开销
在一次面试时，被问到线程切换的开销指的是什么？听到这个问题的时候有点懵懵的，最后也没答出来个所以然，今天就对这个问题做一些整理。
多线程中两个必要的开销：线程的创建、上下文切换
线程的上下文切换概念：
多任务系统往往需要同时执行多道作业，而作业数往往都大于机器的CPU数，然而一个单核CPU同时只能执行一项任务，操作系统的设计者巧妙地利用了时间片轮转的方式。
1）时间片是CPU分配给各个线程的时间，时间片一般是几十毫秒。
2）CPU通过给每个线程分配CPU时间片，并且不停地切换线程来实现多线程。因为时间片非常短，所以感觉多个线程是在同时执行。
在当前任务执行的过程中，当操作系统分配的时间片用完后，会切换到下一个任务（即执行另外一个线程）。在切换之前，上一个任务的状态会被保存下来，下次切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态，任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。
时间片轮转的方式使多个任务在同一个CPU上执行变成了可能，但同时也带来了保存现场和加载现场的直接消耗。(更精确地说, 上下文切换会带来直接和间接两种因素影响程序性能的消耗。直接消耗包括：CPU寄存器需要保存和加载, 系统调度器的代码需要执行, TLB（转换检测缓冲区）实例需要重新加载, CPU 的pipeline（执行序列）需要刷掉; 间接消耗指的是多核的cache之间得共享数据, 间接消耗对于程序的影响要看线程工作区操作数据的大小)。
由上述可知，上下文切换并不廉价，但我们可以通过一些方法减少线程上下文的切换。
减少上下文切换的方法：
（1）无锁并发编程（详情可见https://blog.csdn.net/jisuanji198509/article/details/80094898）：
多线程锁竞争导致的上下文切换时间成本远远大于线程持有锁的性能损耗，所以在使用多线程处理数据时，可以采用一些策略来避免使用锁。
常见的策略：将数据按照id的哈希值进行切分，不同的线程处理不同段的数据。
还有一种无锁并发编程的方法就是，利用队列这一数据结构结合函数指针，将指向对应线程的函数指针依次入队，当调用相应的线程时，出队头的函数指针，通过函数指针调用其指向的函数线程去执行。
（2）锁分离技术：
举例：ConcurrentHashMap
（3）CAS算法
java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需要加锁。
（4）使用最少的线程
避免创建不需要的线程，比如任务很少，但是创建了很多线程来处理，这样会造成大量线程都处于等待状态。
二、弱引用智能指针Weak_ptr的用法
以前学习智能指针这块的时候只特别关注了强智能指针shared_ptr的用法，对于弱引用智能指针weak_ptr只知道它不能单独使用必须可以结合强智能指针来使用。
weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针, 它指向一个 shared_ptr 管理的对象. 进行该对象的内存管理的是那个强引用的 shared_ptr. weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段.。
weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。
weak_ptr 使用
（定义在 memory 文件中(非memory.h), 命名空间为 std.）
std::shared_ptr<int> sp(new int(10));
std::weak_ptr<int> wp(sp);
wp = sp;
printf("%d\n", wp.use_count()); // 1
wp.reset();
printf("%d\n", wp); // 0
// 检查 weak_ptr 内部对象的合法性.
if (std::shared_ptr<int> sp = wp.lock())
{
}
成员函数
weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象。注意, weak_ptr 在使用前需要检查合法性。
expired 用于检测所管理的对象是否已经释放, 如果已经释放, 返回 true; 否则返回 false。
lock 用于获取所管理的对象的强引用(shared_ptr)。 如果 expired 为 true, 返回一个空的 shared_ptr; 否则返回一个 shared_ptr, 其内部对象指向与 weak_ptr 相同。
use_count 返回与 shared_ptr 共享的对象的引用计数。
reset 将 weak_ptr 置空。
weak_ptr 支持拷贝或赋值, 但不会影响对应的 shared_ptr 内部对象的计数。
使用 weak_ptr 解决 shared_ptr 因循环引有不能释放资源的问题
使用 shared_ptr 时, shared_ptr 为强引用, 如果存在循环引用, 将导致内存泄露. 而 weak_ptr 为弱引用, 可以避免此问题。
其原理:
对于弱引用来说, 当引用的对象活着的时候弱引用不一定存在，仅仅是当它存在的时候的一个引用, 弱引用并不修改该对象的引用计数, 这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理。
weak_ptr 在功能上类似于普通指针, 然而一个比较大的区别是, 弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放, 从而避免访问非法内存。
注意: 虽然通过弱引用指针可以有效的解除循环引用, 但这种方式必须在程序员能预见会出现循环引用的情况下才能使用, 也可以是说这个仅仅是一种编译期的解决方案, 如果程序在运行过程中出现了循环引用, 还是会造成内存泄漏.
