Холостой цикл
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[править | править код]
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 это глобальная переменная, поэтому она "видна" всем функциям.
* Это заставляет применять специальный тип atomic_int, который
* использует атомарный доступ к памяти
*/
atomic_int i = 0;
/* фукнция f1 использует блокировку циклом, ожидая пока i не изменит значение на ненулевое. */
static void *f1(void *p)
{
int local_i;
/* Атомарно загружается текущее значение i в локальную переменную local_i и
проверяется, что она равна нулю */
while ((local_i = atomic_load(&i)) == 0) {
/* ничего не делаем, только раз за разом проверяем значение переменной... */
}
printf("значение i изменилось на %d.\n", local_i);
return NULL;
}
static void *f2(void *p)
{
int local_i = 99;
sleep(10); /* ожидание 10 секунд. */
atomic_store(&i, local_i);
printf("t2 изменила значение i на %d.\n", local_i);
return NULL;
}
int main()
{
int rc;
pthread_t t1, t2;
rc = pthread_create(&t1, NULL, f1, NULL);
if (rc != 0) {
fprintf(stderr, "Ошибка в pthread f1\n");
return EXIT_FAILURE;
}
rc = pthread_create(&t2, NULL, f2, NULL);
if (rc != 0) {
fprintf(stderr, "Ошибка в f2 failed\n");
return EXIT_FAILURE;
}
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
puts("Все pthread завершились.");
return 0;
}
Примеры реализации на Java[править | править код]
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.onSpinWait();
}
Преимуществом данного подхода является возможность мгновенно прервать ожидание и продолжить выполнение.
Низкоуровневое применение[править | править код]
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.