为什么这个多线程程序会陷入无限循环？

Question

下面的程序是一个简单的线程程序。由于某种我无法想象的原因，它在两个线程中同时陷入了生产（）和消费（）方法的无限循环中。它产生几次输出，然后在控制台上没有输出。所以我认为它陷入了循环。我的问题是，由于循环取决于valueSetItem 类的同一对象的标志值，valueSet因此不能同时为真和假。因此，produce() 或 cosume() 方法的循环都应该为 false，并且输出的打印应该继续。但这里不会发生这种情况。那么，如果条件取决于一次只能取真或假的标志变量，为什么它会卡在 while 循环中呢？class Item{    boolean valueSet = false ;     int item = 0 ;     public  void consume(){        while(!valueSet) ;        System.out.println("Consumed : "  + item ) ;         valueSet = false ;    }    public  void produce(int n ){        while(valueSet);        item = n ;        System.out.println("Produced : "  + item ) ;         valueSet = true ;    } }class Producer implements Runnable{ Item item ; Producer(Item itemobj){     item = itemobj ;  } public void run(){     while(true){         System.out.println("\nProducing ....") ;      item.produce((int)Math.random()*100) ;      } }}class Consumer implements Runnable{    Item item  ;    Consumer(Item itemobj){item = itemobj ; }    public void run(){        while(true){            System.out.println("\nConsuming !") ;        item.consume() ;         }    }}class Main{    public static void main(String[] args) {        Item item = new Item() ;        Thread consumer = new Thread(new Consumer(item)) ;         Thread producer = new Thread(new Producer(item)) ;        System.out.println("\nStarted producer and consumer threads : ") ;         consumer.start() ;         producer.start() ;     }}更新 ：当while(valueSet)一个线程卡在无限循环中时，不应该while(!valuSet)跳出循环并翻转valueSet? 这会反过来导致while(valueSet)跳出循环吗？根据某些答案，似乎在while(valueSet)卡住时，另一个线程以某种方式无法访问valueSet。我不明白这是怎么回事。请解释你的答案。我看到使用volatileforvalueSet会修复它，但我无法理解如何不使用它。即使它依赖于一个valueSet不能同时为真和假的标志，它也会导致无限循环。

Answer 1

基本上，您在这里尝试做的是valueSet用作布尔标志来同步Consumer和Producer-- 使它们依次工作。真的，valueSet只能在一瞬间是真的或假的；然而，这不是两个线程（消费者和生产者）如何看待它。

我们知道在 Java 中，对象存储在堆上；那就是所谓的主存。但是，对于每个线程，出于性能考虑，对所用对象的引用都保存在特定于线程的缓存中。如在这里，Producer和Consumer共享一个Item被存储在堆上对象; 该字段item.valueSet可能被每个线程缓存。

 _______________    ______________  

 |   Consumer    |  |   Producer   |  

 |   _________   |  |   _________  |  

 |  |         |  |  |  |         | |  

 |  | Cache1  |  |  |  |  Cache2 | |  

 |  | valueSet|  |  |  | valueSet| |

 |  |_________|  |  |  |_________| |  

 |_______________|  |______________|

           | |              | |

           | |              | |

          _|_|______________|_|__

         |                       |

         |      MAIN MEMORY      | 

         |      valueSet         | 

         |_______________________|

例如，当Consumer更改valueSet为 时false，它可能会也可能不会将新值刷新到主内存；类似地，当Producer检查时valueSet，它可能会也可能不会尝试从主内存中读取最新值。这就是volatile关键字发挥作用的地方。当您设置valueSet为 时volatile，它确保两个线程向/从主内存写入/读取最新值。

请注意，上面的总结基本上被称为JVM 内存模型。它是一组规则，用于定义多线程情况下 JVM 的行为。

如果您尝试更改代码的以下部分：

    **volatile** boolean valueSet = false ; 

    **volatile** int item = 0 ;

    ...

    item.produce((int)(Math.random()*100)) ; // added parenthesis

您将看到以下输出：

Started producer and consumer threads : 

Consuming !

Producing ....

Produced : 83

Producing ....

Consumed : 83

Consuming !

Produced : 54

Producing ....

Consumed : 54

Consuming !

Produced : 9

Producing ....

Consumed : 9

Consuming !

Produced : 23

Producing ....

Consumed : 23

Answer 2

首先，您需要创建共享变量volatile。

允许线程将其局部变量放在寄存器中，所以是的，一个线程可以将其valueSet视为 false，而另一个线程可以将其视为true. 同时。使变量volatile强制每次都从内存中读取。

但是，这并不能保证代码没有其他问题。同步可能很棘手。但是研究volatile以克服最可能的原因。

Answer 3

ü应该设置valueSet以volatile使两个线程变量可见。