Exchanger的工作原理及实例

1.实现原理

Exchanger（交换者）是一个用于线程间协作的工具类。Exchanger用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点两个线程可以交换彼此的数据。这两个线程通过exchange方法交换数据，如果第一个线程先执行exchange方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange，当两个线程都到达同步点时，这两个线程就可以交换数据，将本线程生产出来的数据传递给对方。因此使用Exchanger的重点是成对的线程使用exchange()方法，当有一对线程达到了同步点，就会进行交换数据。因此该工具类的线程对象是成对的。

Exchanger类提供了两个方法，String exchange(V x):用于交换，启动交换并等待另一个线程调用exchange；String exchange(V x,long timeout,TimeUnit unit)：用于交换，启动交换并等待另一个线程调用exchange，并且设置最大等待时间，当等待时间超过timeout便停止等待。

2.实例讲解

通过以上的原理，可以知道使用Exchanger类的核心便是exchange()方法的使用，接下来通过一个例子来使的该工具类的用途更加清晰。该例子主要讲解的是前段时间NBA交易截止日的交易。

package concurrent;
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.*;
public class ExchangerDemo {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
final Exchanger exchanger = new Exchanger();
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "克拉克森，小拉里南斯";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "格里芬";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "哈里斯";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "以赛亚托马斯，弗莱";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.shutdown();
}
private static void nbaTrade(String data1, Exchanger exchanger) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在交易截止之前把 " + data1 + " 交易出去");
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
String data2 = (String) exchanger.exchange(data1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "交易得到" + data2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

运行程序，得到如下结果：

pool-1-thread-1在交易截止之前把克拉克森，小拉里南斯交易出去
pool-1-thread-2在交易截止之前把格里芬交易出去
pool-1-thread-3在交易截止之前把哈里斯交易出去
pool-1-thread-4在交易截止之前把以赛亚托马斯，弗莱交易出去
pool-1-thread-2交易得到哈里斯
pool-1-thread-3交易得到格里芬
pool-1-thread-4交易得到克拉克森，小拉里南斯
pool-1-thread-1交易得到以赛亚托马斯，弗莱

以上例子可以看出两个都调用exchange()方法的线程会进行交换数据。接下来假设线程数目只有奇数个，观察情况：

如以下代码，将第四个线程注释掉。

package concurrent;
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.*;
public class ExchangerDemo {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
final Exchanger exchanger = new Exchanger();
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "克拉克森，小拉里南斯";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "格里芬";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
executor.execute(new Runnable() {
String data1 = "哈里斯";
@Override
public void run() {
nbaTrade(data1, exchanger);
}
});
// executor.execute(new Runnable() {
// String data1 = "以赛亚托马斯，弗莱";
//
// @Override
// public void run() {
// nbaTrade(data1, exchanger);
// }
// });
executor.shutdown();
}
private static void nbaTrade(String data1, Exchanger exchanger) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在交易截止之前把 " + data1 + " 交易出去");
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
String data2 = (String) exchanger.exchange(data1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "交易得到" + data2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

运行程序，得到如下结果：

pool-1-thread-1在交易截止之前把克拉克森，小拉里南斯交易出去
pool-1-thread-2在交易截止之前把格里芬交易出去
pool-1-thread-3在交易截止之前把哈里斯交易出去
pool-1-thread-3交易得到格里芬
pool-1-thread-2交易得到哈里斯

由结果可知，线程2和线程3进行了交换数据，而线程1一直等待与它交换数据的线程调用exchange，但是只有3个线程，所以会一直等待。

因此，当两个线程之间出现数据交换的情况，可以使用Exchanger工具类实现数据交换。注意exchange方法的含义，以及触发数据交换的条件。

并发工具类（四）两个线程进行数据交换的Exchanger

简介

Exchanger的应用场景

Exchanger可以用于遗传算法，遗传算法里需要选出两个人作为交配对象，这时候会交换两人的数据，并使用交叉规则得出2个交配结果。
Exchanger也可以用于校对工作。比如我们需要将纸制银流通过人工的方式录入成电子银行流水，为了避免错误，采用AB岗两人进行录入，录入到Excel之后，系统需要加载这两个Excel，并对这两个Excel数据进行校对，看看是否录入的一致。代码如下：

`01`	`public` `class` `ExchangerTest {`

02

`03`	`private` `static` `final` `Exchanger<String> exgr =` `new` `Exchanger<String>();`

04

`05`	`private` `static` `ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);`

06

`07`	`public` `static` `void` `main(String[] args) {`

08

`09`	`threadPool.execute(new` `Runnable() {`

`10`	`@Override`

`11`	`public` `void` `run() {`

12 try {

`13`	`String A =` `"银行流水A";// A录入银行流水数据`

`14`	`exgr.exchange(A);`

`15`	`}` `catch` `(InterruptedException e) {`

16 }

17 }

18 });

19

`20`	`threadPool.execute(new` `Runnable() {`

`21`	`@Override`

`22`	`public` `void` `run() {`

23 try {

`24`	`String B =` `"银行流水B";// B录入银行流水数据`

`25`	`String A = exgr.exchange("B");`

`26`	`System.out.println("A和B数据是否一致："` `+ A.equals(B) +` `",A录入的是："`

`27`	`+ A +` `",B录入是："` `+ B);`

`28`	`}` `catch` `(InterruptedException e) {`

29 }

30 }

31 });

32

`33`	`threadPool.shutdown();`

34

35 }

36 }

其他方法

如果两个线程有一个没有到达exchange方法，则会一直等待,如果担心有特殊情况发生，避免一直等待，可以使用exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)设置最大等待时长。