Kommt es in Java wirklich zu falschen Wakeups?

Unechte Wakeups in Java: Realität oder Mythos?

Das Konzept der unechten Wakeups in der Java-Synchronisation ist seit geraumer Zeit Gegenstand von Diskussionen. Obwohl das Potenzial für ein solches Verhalten besteht, bleibt die Frage: Treten sie tatsächlich in der Praxis auf?

Linux-Wakeup-Mechanismus

Laut dem Wikipedia-Artikel über falsche Wakeups ist die Linux-Implementierung von pthread_cond_wait( )-Funktion nutzt den futex-Systemaufruf. Wenn ein Prozess ein Signal empfängt, kehrt er möglicherweise abrupt mit EINTR zurück, was dazu führt, dass seine blockierenden Systemaufrufe vorzeitig beendet werden.

Futex und Spurious Wakeups

Diese Race-Bedingung entsteht, weil pthread_cond_wait() das nicht fortsetzen kann Wartender Thread, wenn er bei der Ausführung außerhalb des Futex-Systemaufrufs ein echtes Aufwecken verpasst hat. Infolgedessen kann ein POSIX-Signal ein falsches Aufwecken auslösen.

Beispiel in Java

Das bereitgestellte Java-Programm demonstriert das Konzept:

<code class="java">public class Spurious {
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition cond = lock.newCondition();
        lock.lock();
        try {
            try {
                cond.await();
                System.out.println("Spurious wakeup!");
            } catch (InterruptedException ex) {
                System.out.println("Just a regular interrupt.");
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}</code>

Spurious Wakeups provozieren

Um in diesem Java-Programm ein falsches Aufwecken auszulösen, kann ein Signal an den Prozess gesendet werden, während er auf die Bedingung wartet. Dies kann unter Linux mit einem Befehl wie dem folgenden erreicht werden:

<code class="bash">kill -s SIGUSR1 <PID of Java process></code>

Leistungsvorteile

Während unechte Wakeups in manchen Szenarien als störend empfunden werden können, kommt ihr Auftreten in modernen Betriebssystemen im Allgemeinen selten vor. Sie spielen jedoch eine Rolle bei der Leistungsoptimierung des Systems, indem sie unnötiges Warten verhindern und den Overhead reduzieren, wenn mehrere Threads auf dieselbe Bedingungsvariable warten.

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