Wot, no chickens?

Javaにはリアルタイム性が無いと言うと、ガベージコレクタの話題かと思うが、それだけではない。以下の二つも問題である。

1. Javaには待ち行列が二つある。Synchronizedによる待ち行列とwait/notifyによる待ち行列である。この二つの待ち行列のせいでライブロックが発生する。これはJava仕様の問題だろう。
2. それからもう一つ、待ち行列がFIFOではなくLIFOになっていることである。どこまでがJava仕様でどこからがVM実装依存なのか分からないが、現在ダウンロードできるJavaの実行環境はLIFOになっている。LIFOだと後から来たスレッドが先に処理されるので、オーバーロード時には最初に来たスレッドは永遠に待たされる。優先度付き待ち行列のポリシーはVM実装時に変更できないとどこかで読んだ気がするが、この記憶が正しければJava仕様の問題だろう。

これだけJavaが使われていて誰も問題にしないのは謎である。しかし、Androidがカーナビなどでも利用されるようになってくると問題になるのだろうと思う。

この問題を最初に指摘したのはKent大学のPete Welchで「wot, no chickens?」で検索すると今でも関連するページを見ることができる。サンプルコードも掲載されているので実験することができる。インタフェース誌にも小山尾 登氏の解説記事[1][2]が掲載されている。小山尾氏の実験によって現状のJavaVMの待ち行列がLIFOであることが分かった。IBMのサイト[3]でも説明されている。
Javaの問題点を指摘するためにBristol大学のAlan ChalmersがIEEE宛に1997年にレターを以下のメンバーと連名で送ったが無視されたらしい。レターの本文はしばらくWeb上にあったが今はアクセスできなくなっている。

Alastair Allen (University of Aberdeen, UK)
Andre Bakkers (University of Twente, Netherlands)
Richard Beton (Roke Manor Research Limited, UK)
Alan Burke (Aurigor Telecom Systems, Canada)
Alan Chalmers (University of Bristol, UK)
Barry Cook (University of Keele, UK)
Michael Goldsmith (Formal Systems (Europe) Ltd, UK)
Gerald Hilderink (University of Twente, Netherlands)
Ruth Ivimey-Cook (Advanced RISC Machines Ltd, UK)
Adrian Lawrence (University of Oxford, UK)
Jeremy Martin (University of Oxford, UK)
Nan Schaller (Rochester Institute of Technology, USA)
Dyke Stiles (Utah State University, USA)
Oyvind Teig (Autronica, Norway)
Paul Walker (4 Links, UK)
Peter Welch (University of Kent, UK)

それで、この問題を放置するわけにも行かないのでWelch達はCSPを使ってJavaの通信用ライブラリJCSP[4]を作成して公開している。使い方は、中原氏のホームページ[5]に解説がある。今後、組込でJavaを使うのであればJCSPを使った方が良いのではないかと思う。


[1] 並列プロセッサXMOSの検証環境PAT2
[2] UPPAALによる時間仕様検証
[3] JavaプログラマーのためのCSP　第1回
[4] Communicating Sequential Processes for JavaTM (JCSP)
[5] CSPモデルプログラミング