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";@Overridepublic void run() {nbaTrade(data1, exchanger);}});executor.execute(new Runnable() {String data1 = "格里芬";@Overridepublic void run() {nbaTrade(data1, exchanger);}});executor.execute(new Runnable() {String data1 = "哈里斯";@Overridepublic void run() {nbaTrade(data1, exchanger);}});executor.execute(new Runnable() {String data1 = "以赛亚托马斯，弗莱";@Overridepublic 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";@Overridepublic void run() {nbaTrade(data1, exchanger);}});executor.execute(new Runnable() {String data1 = "格里芬";@Overridepublic void run() {nbaTrade(data1, exchanger);}});executor.execute(new Runnable() {String data1 = "哈里斯";@Overridepublic 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。