Thin Locks

[Bacon et al., 1998] schlagen eine andere Optimierung des Sperrprotokolls vor: ein Feld im Objektkopf wird bimodal genutzt; zum einen, um direkt einen Monitor zu kodieren, zum anderen, um einen Verweis auf eine separate Monitorstruktur zu halten. Nur der Besitzer des Monitors ist in der Lage, das Feld zu verändern.

Die beiden häufigsten -- und einfachsten -- Monitorzustände werden direkt in diesem Feld kodiert:

• ein unbenutzter Monitor -- das Feld im Objektkopf enthält den Wert 0.
• ein erworbener Monitor ohne Erwerbungskonflikt, ohne Wartende und mit kleiner Rekursionstiefe -- das Feld im Objektkopf enthält die Thread-Id des Besitzers und die Rekursionstiefe.

Der Vorteil von thin locks besteht darin, daß dominierende Fall eines Monitors ohne Erwerbungskonflikt, der wenige Male rekursiv erworben wurde, hier stark optimiert wird:

• Das erstmalige Erwerben des Monitors erfolgt durch ein load-reserve/store-conditional Paar der PowerPC-Architektur [May et al., 1994] (vgl. Jalapeño in Abschnitt 5.4.3), vorausgesetzt das gelesene Feld im Objektkopf enthält den Wert 0.
• Enthält das Feld einen Wert ungleich 0, ist aber der Besitzer der aktuelle Thread, so kann der Rekursionszähler ohne Einsatz atomarer Instruktionen erhöht werden.
• Die Monitorfreigabe kann durch einfaches Überschreiben des Feldes im Objektkopf erfolgen. Insbesondere braucht keine atomare Instruktion verwendet zu werden.

Im Falle eines Konfliktes muß das thin lock in eine Monitorstruktur konvertiert werden -- es muß expandiert werden. Das von [Bacon et al., 1998] vorgeschlagene Expansionsprotokoll hat mehrere Schwachpunkte:

• Der nächste Erwerber ist zuständig für die Konversion. Dazu muß er aktiv auf dem Objekt warten busy waiting, bis der Monitor freigegeben wurde (das Feld im Objektkopf den Wert 0 enthält). Dies kann für unbestimmte Zeit nötig sein, und bedeutet damit eine Verschwendung von Prozessorzeit.
• Es gibt keinen Mechanismus, die Konversion rückgängig zu machen (deflation). Monitore, bei deren Erwerb nur einmal ein Konflikt aufgetreten ist, bleiben dann unnötigerweise im schwergewichtigen Zustand.

Das Modell von [Bacon et al., 1998] wurde in beiden Punkten signifikant von [Onodera and Kawachiya, 1999] verbessert. Das Expansionsprotokoll verzichtet auf busy waiting, und die Rückführung eines Monitors in den leichtgewichtigen Zustand wird unterstützt.