多线程（即基于线程池）Java 应用程序中的损坏结果

Question

我正在尝试 Java 中的多线程，更具体地说，是线程池。作为测试，我编写了一个应用程序，该应用程序仅使用多线程来更改图像的颜色以提高速度。然而，由于某种我不知道的原因，根据我如何设置此测试，我得到的结果已损坏。下面我将描述测试应用程序如何与完整的源代码一起工作。

非常欢迎任何帮助！谢谢你！

测试应用

我有一个 400x300 像素的图像缓冲区，用深蓝色初始化，如下所示：

程序必须用红色完全填充它。

尽管我可以简单地循环所有像素，并按顺序将每个像素着色为红色，但为了提高性能，我决定利用并行性。因此，我决定用单独的线程填充每个图像行。由于行数（300 行）比可用 CPU 核心数大得多，因此我创建了一个线程池（包含 4 个线程），它将消耗 300 个任务（每个任务负责填充一行）。

该计划的组织如下：

• RGB 类：将像素颜色保存在双精度数 3 元组中。

• RenderTask 类：用红色填充图像缓冲区的给定行。

• 渲染器类：

• 创建图像缓冲区。

• 使用“newFixedThreadPool”创建线程池。

• 创建 300 个任务供线程池使用。

• 完成线程池服务。

• 将图像缓冲区写入 PPM 文件。

一切似乎都适用于该代码，并且我得到了预期的红色图像缓冲区，如下所示：

问题

但是，如果我修改 RenderTask.run() 方法，使其按顺序多次重复设置同一缓冲区位置的颜色，如下所示（我将其称为Version 2）：

    @Override

    public void run() {   

        for(int column = 0; column < row_width; ++column) {

            for(int s = 0; s < 256; ++s) {

                image_buffer[current_row][column] =  new RGB(1.0, 0.0, 0.0);

            }

        }

    }

然后我得到以下损坏的图像缓冲区：

实际上，每次运行程序的结果都不同，但总是损坏。

据我了解，没有两个线程同时写入同一内存位置，因此似乎没有出现竞争情况。

即使在我认为不会发生的“错误共享”的情况下，我也期望只会降低性能，而不是损坏结果。

因此，即使有冗余的分配，我也希望得到正确的结果（即完全红色的图像缓冲区）。

所以，我的问题是：如果程序的版本 2 与版本 1 的唯一区别是赋值操作在线程范围内冗余执行，为什么会发生这种情况？

是否会出现某些线程在完成之前就被销毁的情况？这会是 JVM 中的错误吗？或者我错过了一些微不足道的事情？（最有力的假设：）

感谢你们！！

Answer 1

ExecutorService.shutdown() 不会等待其所拥有的任务终止，它只会停止接受新任务。调用 shutdown 后，如果您想等待执行程序服务完成，则应该在执行程序服务上调用 waitTermination。因此，当您开始将图像写入文件时，所有任务尚未完成执行。

Answer 2

要添加答案，您可以使用以下代码来关闭线程池以下方法分两个阶段关闭 ExecutorService，首先调用 shutdown 拒绝传入任务，然后调用 shutdownNow（如有必要）取消任何延迟任务：void shutdownAndAwaitTermination(ExecutorService pool) {  pool.shutdown(); // Disable new tasks from being submitted  try {    // Wait a while for existing tasks to terminate    if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {      pool.shutdownNow(); // Cancel currently executing tasks      // Wait a while for tasks to respond to being cancelled      if (!pool.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS))          System.err.println("Pool did not terminate");    }  } catch (InterruptedException ie) {    // (Re-)Cancel if current thread also interrupted    pool.shutdownNow();    // Preserve interrupt status    Thread.currentThread().interrupt();  }}