Холостой цикл (также «холостое ожидание», ) — 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 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;
/* функция 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 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
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.
См. также Асинхронное программирование Асинхронный ввод-вывод Монитор (синхронизация)
Категория:Параллельные вычислительные системы Категория:Антипаттерны Категория:Управление конкурентными потоками