Холостой цикл

19.12.2022

Холостой цикл (также "холостое ожидание", англ. busy waiting) — реализация ожидания в компьютерной программе, в котором проверка определённого условия осуществляется в бесконечном цикле. Выход из бесконечного цикла происходит только при удовлетворении проверяемого условия.

Также холостой цикл может использоваться для создания произвольной задержки выполнения программы.

В большинстве случаев холостой цикл считается антипаттерном, которого нужно избегать путём реорганизации кода или использование иного подхода к разработке (асинхронное выполнение, событийно-ориентированное программирование и т.п.).

Пример реализации на Си

Во фрагменте кода ниже один из потоков ожидает значения 0 в переменной i и только после этого продолжает исполнение:

# include <pthread.h> # include <stdatomic.h> # include <stdio.h> # include <stdlib.h> # include <unistd.h> /* i is global, so it is visible to all functions. It makes use of the special * type atomic_int, which allows atomic memory accesses. */ atomic_int i = 0; /* f1 uses a spinlock to wait for i to change from 0. */ static void *f1(void *p) { int local_i; /* Atomically load current value of i into local_i and check if that value is zero */ while ((local_i = atomic_load(&i)) == 0) { /* do nothing - just keep checking over and over */ } printf("i's value has changed to %d. ", local_i); return NULL; } static void *f2(void *p) { int local_i = 99; sleep(10); /* sleep for 10 seconds */ atomic_store(&i, local_i); printf("t2 has changed the value of i to %d. ", local_i); return NULL; } int main() { int rc; pthread_t t1, t2; rc = pthread_create(&t1, NULL, f1, NULL); if (rc != 0) { fprintf(stderr, "pthread f1 failed "); return EXIT_FAILURE; } rc = pthread_create(&t2, NULL, f2, NULL); if (rc != 0) { fprintf(stderr, "pthread f2 failed "); return EXIT_FAILURE; } pthread_join(t1, NULL); pthread_join(t2, NULL); puts("All pthreads finished."); return 0; }

Примеры реализации на Java

Данная реализации использует обращение к методу Thread.sleep() в цикле, что позволяет приостановить исполнение потока на заданное количество миллисекунд:

long delay = 1L; // время в миллескундах volatile boolean waitForEvent = true; // значение выставляется из других потоков while (waitForEvent) { Thread.sleep(delay); }

При этом планировщик отдаёт вычислительные ресурсы другим потокам, из-за чего "усыпление" и "побудка" потока являются дорогостоящими операциями. Другим недостатком данного способа является необходимость обработки исключения, а также невозможность приостановить поток менее чем на 1 миллисекунду. Начиная с Java 9 появился метод Thread.onSpinWait(), который позволяет реализовать непродолжительное ожидание без приостановки потока:

volatile boolean waitForEvent = true; // значение выставляется из других потоков while (waitForEvent) { Thread.onSpitWait(); }

Преимуществом данного подхода является возможность мгновенно прервать ожидание и продолжить выполнение.

Низкоуровневое применение

Одним из подвидов холостого ожидания является спин-блокировка.

В низкоуровневом программировании холостые циклы находят более широкое применение. На практике прерывание не всегда желательно для некоторых аппаратных устройств. Например, при необходимости записи некоторой контрольной информации в устройство и получения отклика об итогах записи, разработчик может обратится к функции задержки на уровне ОС, однако её вызов может потребовать больше времени, поэтому используется цикл активного ожидания.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2022
При цитировании информации ссылка на сайт обязательна.
Копирование материалов сайта ЗАПРЕЩЕНО!