Java中while(true)循环未检测条件成立，加else才生效的问题

问题 #

在Main类中定义了两个初始值为false的public static布尔变量：

public class Main {

    public static boolean isToggled = false;
    public static boolean isClicking = false;

    public static void main(String[] args){
        while(true){
            if(Main.isToggled && Main.isClicking){
                System.out.println("Running");
            }            
        }
    }
}

期望通过while(true)循环持续检测这两个变量是否被其他线程设为true，但当两个变量均被设为true时，循环无任何输出。

仅当为循环添加else语句后，循环才能正常检测到条件成立并执行对应逻辑：

public class Main {

    public static boolean isToggled = false;
    public static boolean isClicking = false;

    public static void main(String[] args){
        while(true){
            if(Main.isToggled && Main.isClicking){
                System.out.println("Running");
            }
            else{
                System.out.println("Idle");
            }            
        }
    }
}

已验证设置变量值的线程功能正常，移除while循环后可正常输出变量修改后的值。以下是可复现问题的测试代码：

public class Main {

    public static boolean isToggled = false;
    public static boolean isClicking = false;

    public static void main(String[] args) {

        Thread changeBoolsT = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                changeBools();
            }
        });
        changeBoolsT.start();


        while(true){
            if(isToggled && isClicking){
                System.out.println("OK");
                break;
            }
            else{ // Remove this else statement
                System.out.println("Waiting");
            }
        }
    }

    public static void changeBools(){
        try{
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        isToggled = true;
        isClicking = true;
    }
}

请求解释为何无else语句时while(true)循环无法检测到条件成立，添加else语句后却能正常工作。

原因解释 #

核心问题出在JIT即时编译器的优化和Java内存可见性规则上：

• 无else语句时，main线程的while循环是一个空忙循环，JIT编译器会分析代码逻辑，发现isToggled和isClicking在当前线程（main线程）里没有被修改操作，于是会做激进优化——把这两个变量的值缓存到CPU寄存器中，后续循环不再从主内存读取最新值。哪怕其他线程已经把这两个变量改成true，main线程读取的始终是寄存器里的旧值，自然无法触发条件判断。
• 添加else语句后，里面的System.out.println("Idle")调用了PrintStream.println方法，这个方法内部是加了同步锁的。根据Java内存模型，同步操作（锁的获取/释放）会强制线程刷新主内存，读取变量的最新值；同时JIT编译器不会对包含同步操作的循环做缓存优化，所以main线程能及时读到其他线程修改后的变量值，条件判断就能正常触发。

解决方法 #

如果不想依赖同步操作来保证可见性，可以直接把变量声明为volatile，它会禁止JIT对变量做缓存优化，强制线程每次都从主内存读取最新值：

public static volatile boolean isToggled = false;
public static volatile boolean isClicking = false;

内容的提问来源于stack exchange，提问作者henri