Java 使用Busy Spinning作为等待策略

在动态的Java编程世界中，实现最佳性能通常是开发人员的核心目标。在这个领域中，包括忙碌自旋在内的不同等待策略可以发挥关键作用。本文旨在详细介绍Java中繁忙自旋作为等待策略的原理，为什么它很重要，以及如何高效地利用它。

理解等待策略

在并发编程中，等待策略决定了当没有可用的任务时线程应该如何等待。不同的等待策略会极大地影响并发应用的性能。常用的一种方法是阻塞，其中线程放弃处理器时间并进入休眠状态，直到有新的任务可用。然而，唤醒一个休眠中的线程可能会花费很长时间，在对延迟敏感的应用程序中会导致性能下降。这就是忙碌自旋发挥作用的地方。

解析忙碌自旋

忙碌自旋是一种等待策略，其中线程不断循环（或“自旋”）直到有任务可用。这种策略避免了线程唤醒所带来的延迟，但代价是更高的CPU利用率。忙碌自旋最适用于延迟较低、高性能的应用程序，其中等待任务的时间通常小于将线程放入休眠状态和唤醒的成本。

在Java中，您可以像这样创建一个简单的忙碌自旋循环：

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

这里，workAvailable()是一个检查线程是否有任务的方法。如果没有可用的任务，线程会调用Thread.onSpinWait()方法，这是一个给JVM的提示，表示它在一个忙碌的自旋循环中。

Java中的Thread.onSpinWait()方法

Java 9引入了Thread.onSpinWait()方法，专门用于忙碌自旋。当线程调用这个方法时，它向JVM发出信号，表示它在一个忙碌的自旋循环中。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降低自旋线程的优先级。

何时使用忙碌自旋

尽管忙碌自旋有可能降低延迟，但应谨慎使用，因为它会导致高CPU使用率。它最适合于对低延迟至关重要，并且等待任务的时间通常很短的高性能应用，例如金融交易系统或高性能游戏服务器。

相比之下，对于低CPU使用率比低延迟更重要的应用，或者线程经常需要长时间等待任务的应用，其他等待策略，如让出或阻塞，可能更合适。

结论

掌握不同的等待策略，包括忙碌自旋，对于编写高效的并发Java应用程序至关重要。在某些情况下，忙碌自旋可以显著降低延迟，但由于它使用CPU较高，使用时需要谨慎。Java 9中引入的Thread.onSpinWait()方法为在Java中实现和优化忙碌自旋循环提供了宝贵的工具。

请记住，选择等待策略应始终取决于应用程序的特定需求。了解不同等待策略的权衡可以帮助您做出明智的决策，并在Java中创建高性能、可扩展和高效的应用程序。