Войти
В информатике и разработке программного обеспечения, занято-ожидание, цикл занятости или вращение - это метод, в котором процесс неоднократно проверяет, выполняется ли условие, например, клавиатура доступен вход или блокировка. может использоваться для генерации произвольной задержки по времени, метод, который был необходим в системах, в которых отсутствовал метод ожидания определенного периода времени. Скорость процессора сильно различается от компьютера к компьютеру, особенно потому, что некоторые процессоры предназначены для динамической регулировки скорости в зависимости от текущей рабочей нагрузки. Следовательно, вращение как метод задержки по времени может давать непредсказуемые или даже противоречивые результаты в разных системах, если не включен код для определения времени, необходимого процессору для выполнения цикла «ничего не делать» цикл, или если код цикла явно не проверяет a часы реального времени.
В большинстве случаев вращение считается антишаблоном, и его следует избегать, поскольку процессорное время может быть использовано для выполнения другой задачи вместо этого тратится на бесполезную деятельность. Вращение может быть допустимой стратегией при определенных обстоятельствах, особенно при реализации спин-блокировок в операционных системах, предназначенных для работы в системах SMP.
В следующих примерах кода C показаны два потока, которые совместно используют глобальное целое число i. Первый поток использует ожидание занятости для проверки изменения значения i:
#include#include #include #include #include / * i является глобальным, так что это видно всем функциям. Он использует специальный * тип atomic_int, который разрешает атомарный доступ к памяти. * / atomic_int i = 0; / * f1 использует спин-блокировку для ожидания изменения i с 0. * / static void * f1 (void * p) {int local_i; / * Атомно загружаем текущее значение i в local_i и проверяем, равно ли это значение нулю * / while ((local_i = atomic_load (i)) == 0) {/ * ничего не делать - просто проверяй снова и снова * /} printf ( "значение i изменилось на% d. \ n", local_i); return NULL; } static void * f2 (void * p) {int local_i = 99; сон (10); / * засыпаем 10 секунд * / atomic_store (i, local_i); printf ("t2 изменил значение i на% d. \ n", local_i); return NULL; } int main () {int rc; pthread_t t1, t2; rc = pthread_create (t1, NULL, f1, NULL); если (rc! = 0) {fprintf (stderr, "pthread f1 failed \ n"); вернуть EXIT_FAILURE; } rc = pthread_create (t2, NULL, f2, NULL); если (rc! = 0) {fprintf (stderr, "pthread f2 не удалось \ n"); вернуть EXIT_FAILURE; } pthread_join (t1, NULL); pthread_join (t2, NULL); put ("Все потоки завершены."); возврат 0; }
В таком случае использования можно рассмотреть возможность использования условных переменных C11 .
Большинство операционных систем и потоковых библиотек предоставляют множество системные вызовы, которые блокируют процесс при событии, таком как получение блокировки, изменение таймера, доступность ввода-вывода или сигналы. Использование таких вызовов обычно дает самый простой, наиболее эффективный, справедливый и свободный от гонок результат. Одиночный вызов проверяет, информирует планировщик о событии, которого он ожидает, вставляет барьер памяти, где это применимо, и может выполнить запрошенную операцию ввода-вывода перед возвратом. Другие процессы могут использовать ЦП, пока вызывающий заблокирован. Планировщику предоставляется информация, необходимая для реализации наследования приоритета или других механизмов, позволяющих избежать голодания.
Само ожидание занятости можно сделать гораздо менее расточительным, используя функцию задержки (например, sleep() ) встречается в большинстве операционных систем. Это переводит поток в спящий режим на определенное время, в течение которого поток не будет тратить время ЦП. Если цикл проверяет что-то простое, он будет проводить большую часть времени в спящем режиме и тратить очень мало времени процессора.
В программах, которые никогда не заканчиваются (например, в операционных системах), бесконечное ожидание занятости может быть реализовано с помощью безусловных переходов, как показано в синтаксисе NASM : jmp $. CPU безоговорочно переместит в свою собственную позицию навсегда. Ожидание занятости, подобное этому, можно заменить следующим:
sleep: hlt jmp sleep
Для получения дополнительной информации см. HLT (инструкция x86).
В низкоуровневом программировании действительно может быть желательным ожидание занятости. Может быть нежелательно или практично реализовывать управляемую прерываниями обработку для каждого аппаратного устройства, особенно для тех, к которым редко обращаются. Иногда необходимо записать какие-то управляющие данные в аппаратное обеспечение, а затем получить статус устройства, полученный в результате операции записи, статус, который может стать недействительным, пока не истечет количество машинных циклов после записи. Программист может вызвать функцию задержки операционной системы, но это может занять больше времени, чем было бы затрачено на вращение в течение нескольких тактовых циклов в ожидании возврата устройством своего статуса.
