并发包中的Exchanger同步工具

一、Exchanger同步工具

可以在对中对元素进行配对和交换的线程的同步点。每个线程将条目上的某个方法呈现给 exchange 方法，与伙伴线程进行匹配，并且在返回时接收其伙伴的对象。Exchanger 可能被视为 SynchronousQueue 的双向形式。Exchanger可能在应用程序（比如遗传算法和管道设计）中很有用。

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1.1 API

API	描述
V exchange(V x)	等待另一个线程到达此交换点（除非当前线程被中断），然后将给定的对象传送给该线程，并接收该线程的对象
V exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)	等待另一个线程到达此交换点（除非当前线程被中断，或者超出了指定的等待时间），然后将给定的对象传送给该线程，同时接收该线程的对象。

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1.2 用法分析

用法示例：以下是重点介绍的一个类，该类使用 Exchanger 在线程间交换缓冲区，因此，在需要时，填充缓冲区的线程获取一个新腾空的缓冲区，并将填满的缓冲区传递给腾空缓冲区的线程。(伪代码)

class FillAndEmpty {
   Exchanger<DataBuffer> exchanger = new Exchanger<DataBuffer>();
   DataBuffer initialEmptyBuffer = ... a made-up type
   DataBuffer initialFullBuffer = ...

   class FillingLoop implements Runnable {
     public void run() {
       DataBuffer currentBuffer = initialEmptyBuffer;
       try {
         while (currentBuffer != null) {
           addToBuffer(currentBuffer);
           if (currentBuffer.isFull())
             currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
         }
       } catch (InterruptedException ex) { ... handle ... }
     }
   }

   class EmptyingLoop implements Runnable {
     public void run() {
       DataBuffer currentBuffer = initialFullBuffer;
       try {
         while (currentBuffer != null) {
           takeFromBuffer(currentBuffer);
           if (currentBuffer.isEmpty())
             currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
         }
       } catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
     }
   }

   void start() {
     new Thread(new FillingLoop()).start();
     new Thread(new EmptyingLoop()).start();
   }
  }

内存一致性效果：对于通过Exchanger成功交换对象的每对线程，每个线程中在 exchange()之前的操作 happen-before 从另一线程中相应的 exchange()返回的后续操作。

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1.3 案例分析

public class ExchangerTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        final Exchanger exchanger = new Exchanger();
        service.execute(new Runnable(){
            public void run() {
                try {               

                    String data1 = "zxx";
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                    "正在把数据" + data1 +"换出去");
                    Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                    String data2 = (String)exchanger.exchange(data1);
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                    "换回的数据为" + data2);
                }catch(Exception e){

                }
            }   
        });
        service.execute(new Runnable(){
            public void run() {
                try {               

                    String data1 = "lhm";
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                    "正在把数据" + data1 +"换出去");
                    Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));                  
                    String data2 = (String)exchanger.exchange(data1);
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                    "换回的数据为" + data2);
                }catch(Exception e){

                }               
            }   
        });     
    }
}

打印结果

线程pool-1-thread-1正在把数据zxx换出去
线程pool-1-thread-2正在把数据lhm换出去
线程pool-1-thread-2换回的数据为zxx
线程pool-1-thread-1换回的数据为lhm

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参考

张孝祥-Java多线程与并发库高级应用