忙等待英文解釋翻譯、忙等待的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 busy waiting

分詞翻譯：

忙的英語翻譯：

busy; hasten; hurry
【計】 busy

等待的英語翻譯：

await; wait; wait for
【計】 awaiting; camp-on; latency time; W; wait

專業解析

在計算機科學領域，“忙等待”（Busy Waiting）指的是一種線程或進程持續主動檢查某個條件是否滿足，而不釋放處理器資源的同步等待策略。其核心特征是在條件未滿足時，線程會持續占用CPU時間進行循環檢查，而非進入阻塞狀态讓出CPU給其他任務。

詳細解釋：

核心機制與中英對照：
- 忙 (Busy): 表示線程處于“忙碌”狀态，持續消耗CPU周期（CPU cycles）。它沒有休眠或挂起，而是在執行一個緊湊的循環。
- 等待 (Waiting): 線程的目标是等待某個特定條件變為真（True）。這個條件通常是某個共享變量（如鎖标志、信號量、資源可用性标志）的狀态變化。
- 整體 (Busy Waiting): 因此，“忙等待”描述了線程在等待條件期間，持續占用CPU資源反複檢查該條件是否滿足的行為。其英文術語“Busy Waiting”直接反映了“忙碌地等待”這一核心特征。
技術特征：
- 循環檢查：實現上通常采用一個緊湊的循環結構（如 while (!condition) ; 或 while (lock != FREE) ;），線程會在這個循環中不斷執行條件判斷。
- 不放棄CPU：與阻塞等待（Blocking Wait）不同，執行忙等待的線程不會被操作系統移出運行隊列（Run Queue）。它會一直占據CPU時間片，直到條件滿足或時間片用完被強制切換（但切換後若仍在運行隊列，回來後會繼續循環檢查）。
- 低延遲響應：主要優點是，一旦等待的條件滿足，線程可以立即檢測到并繼續執行，響應延遲極低，因為它始終在運行。
- 高CPU消耗：主要缺點是浪費處理器資源。在條件長時間不滿足時，線程會持續空轉，消耗大量CPU時間卻未進行有效工作，可能導緻系統整體性能下降、功耗增加，特别是在單核系統或高負載環境下。
典型應用場景：
- 自旋鎖 (Spinlock)：這是忙等待最經典的應用。當一個線程嘗試獲取一個已被占用的自旋鎖時，它會在一個循環中不斷檢查鎖是否被釋放（while (test_and_set(&lock) == BUSY) ;）。自旋鎖適用于預期鎖持有時間非常短（短于線程上下文切換開銷）的場景，例如在多核系統上保護非常小的臨界區。
- 高實時性要求：在某些對響應延遲要求極其苛刻的實時系統或底層驅動程式中，為了避免阻塞喚醒帶來的不确定延遲，可能會謹慎使用忙等待。
- 忙等待延時：有時用于實現非常短的時間延遲（例如 for (int i=0; i<1000; i++) ;），但這在現代處理器上難以精确控制且不推薦。
補充說明：
- 與阻塞等待對比：阻塞等待（如使用信號量 sem_wait 或互斥鎖 pthread_mutex_lock）在條件不滿足時，線程會主動讓出CPU，進入阻塞狀态并被移出運行隊列。當條件滿足時，由操作系統或其它線程喚醒它。這避免了CPU浪費，但引入了上下文切換和喚醒的延遲開銷。
- 適用性：由于其對CPU資源的浪費特性，忙等待（尤其是自旋鎖）通常僅在多核系統、且預期等待時間極短（小于兩次上下文切換的時間）的場景下才考慮使用。在用戶态編程中應謹慎使用，操作系統内核中相對更常見。

權威參考來源：

教材與經典著作：
- Tanenbaum, A. S., & Bos, H. (2015). Modern Operating Systems (4th ed.). Pearson Education. (Chapter 2: Processes and Threads, 詳細讨論進程/線程同步，涵蓋自旋鎖和忙等待概念)
- Silberschatz, A., Galvin, P. B., & Gagne, G. (2018). Operating System Concepts (10th ed.). Wiley. (Chapter 5: Process Synchronization, 解釋同步工具，包括自旋鎖)
标準與規範：
- IEEE Std 1003.1 (POSIX). Base Definitions. (定義如 pthread_spin_lock 等API，其底層可能使用忙等待實現)
權威文檔：
- The Linux Kernel Documentation. Locking. (闡述Linux内核中各種鎖機制，包括自旋鎖的使用場景和實現原理) https://www.kernel.org/doc/html/latest/locking/index.html (需替換為最新穩定版鍊接，此鍊接僅為示例格式)

網絡擴展解釋

“忙等待”（Busy Waiting）是計算機科學中的一種同步機制，尤其在操作系統和并發編程中常見。以下是詳細解釋：

定義

忙等待指進程或線程持續主動檢查某個條件是否滿足，而不是釋放CPU資源進入休眠狀态。這種等待方式會持續占用CPU時間片，導緻資源空轉。

工作原理

循環檢查條件：線程通過一個無限循環（如while循環）反複檢測共享資源的狀态（例如鎖是否釋放）。
不主動讓出CPU：與阻塞等待不同，忙等待的線程不會主動挂起或進入等待隊列，而是保持運行狀态。

示例僞代碼：

while (條件未滿足) {
// 空循環或執行簡單操作
}

典型應用場景

自旋鎖（Spinlock）：在多核系統中，若預期鎖的持有時間極短，自旋鎖通過忙等待避免線程切換的開銷。
實時系統：需要低延遲響應的場景，短暫等待比線程切換更高效。
硬件資源訪問：如輪詢設備狀态寄存器。

優缺點

優點：
- 響應快：條件滿足時能立即執行，無需喚醒線程。
- 避免上下文切換：適合等待時間極短的場景。
缺點：
- 浪費CPU資源：長時間等待會占用CPU，導緻其他任務饑餓。
- 優先級反轉風險：高優先級線程可能因低優先級線程占用CPU而無法執行。

替代方案

阻塞等待：線程主動挂起并讓出CPU，通過信號量、條件變量等機制喚醒。
混合策略：先忙等待一段時間，若超時則轉為阻塞（如Java的Adaptive Spinning）。

忙等待是一種以CPU資源換取低延遲的策略，需根據實際場景權衡使用。在單核環境或長耗時操作中應避免，而在多核短耗時場景下可能是高效選擇。