在Java中使用繁忙旋转作为等待策略

在 Java 编程的动态世界中，实现最佳性能通常是开发人员的中心目标。在这个领域，不同的等待策略（包括忙旋转）可以发挥关键作用。本文旨在详细了解 Java 中作为等待策略的繁忙旋转、其重要性以及如何有效利用它。

了解等待策略

在并发编程中，等待策略决定线程在没有可用工作时应如何等待。不同的等待策略会极大地影响并发应用程序的性能。一种常用的方法是阻塞，其中线程放弃其处理器时间并进入睡眠状态，直到有新的工作可用。但是，唤醒休眠线程可能需要花费大量时间，从而导致延迟敏感应用程序的性能下降。这就是繁忙旋转发挥作用的地方。

忙旋转解释

忙旋转是一种等待策略，其中线程不断循环（或“旋转”）直到工作可用。该策略避免了线程唤醒带来的延迟，但以更高的 CPU 利用率为代价。繁忙旋转最适合低延迟、高性能应用程序，其中工作等待时间通常小于使线程休眠并唤醒它的成本

在 Java 中，您可以创建一个简单的繁忙自旋循环，如下所示 -

while (!workAvailable()) {
   Thread.onSpinWait();
}

这里，workAvailable() 是一个检查线程是否有工作的方法。如果没有可用的工作，线程将调用 Thread.onSpinWait()，这向 JVM 提示它处于繁忙的自旋循环中。

Java 中的 Thread.onSpinWait() 方法

Java 9 引入了 Thread.onSpinWait() 方法，该方法是专门为繁忙旋转而设计的。当线程调用此方法时，它会向 JVM 发出信号，表明它处于繁忙的自旋循环中。这允许 JVM 和底层硬件优化自旋循环的执行，例如，通过降低功耗或自旋线程的优先级。

何时使用繁忙旋转

尽管繁忙旋转有减少延迟的潜力，但应谨慎使用，因为它可能导致 CPU 使用率较高。它最适合低延迟至关重要的高性能应用程序，并且等待工作的时间通常很短。示例可能包括金融交易系统或高性能游戏服务器。

相反，对于低 CPU 使用率比低延迟更重要的应用程序，或者线程经常需要等待很长时间才能工作的应用程序，其他等待策略（例如让出或阻塞）可能更合适。

结论

掌握不同的等待策略（包括忙旋转）对于编写高效的并发 Java 应用程序至关重要。繁忙旋转在某些场景下可以显着降低延迟，但由于 CPU 占用率较高，需要谨慎使用。 Java 9 中引入的 Thread.onSpinWait() 方法为在 Java 中实现和优化繁忙的自旋循环提供了一个有价值的工具。

请记住，等待策略的选择应始终取决于应用程序的具体要求。了解不同等待策略的权衡使您能够做出明智的决策并使用 Java 创建高性能、可扩展且高效的应用程序。

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