为何无MVar线程被抢占时GHC公平性保证的交替模式失效？

问题背景 #

运行以下Haskell代码：

import Control.Concurrent
import Control.Monad
import System.IO

main :: IO ()
main = do
  hSetBuffering stdout NoBuffering
  _ <- forkIO (replicateM_ 100000 (putChar 'A'))
  replicateM_ 100000 (putChar 'B')

输出会出现类似BBBBBBBABABABAAAAAAA的结果，预期的完美交替模式被打破。但Simon Marlow所著《Parallel and Concurrent Programming in Haskell》第140页指出，只有线程未持有MVar时被抢占才会打破公平性保证带来的完美交替，而该示例并未使用MVar，为何GHC的公平性保证未体现？

解答 #

首先要明确GHC线程调度器的公平性定义：它保证的是所有可运行线程最终都会被调度执行，不会出现线程饿死的情况，但这并不等同于会在单个操作（比如putChar）执行后立刻切换线程，实现细粒度的完美交替。

具体到这个示例：

• putChar是轻量操作，GHC调度器不会在每次调用putChar后强制触发线程切换。调度器的抢占触发点通常是在内存分配、或者线程执行了一定数量的CPU指令（由RTS的tick计数器阈值控制）之后。
• 当主线程或fork出的线程连续执行多个putChar操作才触发一次抢占检查时，就会出现连续的B或A输出，打破所谓的“完美交替”。
• 书中提到的“完美交替”场景，是依赖MVar同步的情况：线程在执行完操作后会主动释放MVar并进入阻塞状态，此时调度器会切换到等待MVar的另一个线程执行。这种阻塞/唤醒的同步机制会强制线程在每次操作后切换，从而形成严格交替。而本示例中两个线程都是持续可运行的，没有主动阻塞的动作，调度器只会保证长期的公平性（最终两个线程都能完成所有100000次putChar），不会为了细粒度交替而频繁切换。

简单来说，GHC的公平性是全局长期的调度公平，而非操作级别的即时交替保证。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Enlico