摘要：JDK 1.5 开始 JUC 包下提供的 Exchanger 类可用于两个线程之间替换信息。
本文分享自华为云社区《一行Java代码实现两玩家替换配备【并发编程】》，作者：陈皮的JavaLib 。
1 Exchanger 是什么
JDK 1.5 开始 JUC 包下提供的 Exchanger 类可用于两个线程之间替换信息。Exchanger 对象可了解为一个蕴含2个格子的容器，通过调用 exchanger 办法向其中的格子填充信息，当两个格子中的均被填充信息时，主动替换两个格子中的信息，而后将替换的信息返回给调用线程，从而实现两个线程的信息替换。
性能看似简略，但这在某些场景下是很有用途的，例如游戏中两个玩家替换配备；交友软件男女心仪对象匹配。
上面简略模仿下两个玩家替换配备的场景。
package com.chenpi;import java.util.concurrent.Exchanger;/** * @Description * @Author 陈皮 * @Date 2021/7/11 * @Version 1.0 */public class ChenPiMain { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>(); new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("屠龙刀"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "周芷若").start(); new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("倚天剑"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "张无忌").start(); }}// 输入后果如下交易胜利，张无忌取得屠龙刀交易胜利，周芷若取得倚天剑2 Exchanger 详解
Exchager 类可用于两个线程之间替换信息，如果一个线程调用了 Exchanger 对象的 exchange 办法之后，会始终阻塞直到另一个线程来和它替换信息，替换之后的信息返回给调用线程，从而实现两个线程的信息替换。
Exchager 底层也是应用到了自旋和 cas 机制。
留神，如果超过两个线程调用同一个 Exchanger 对象 exchange 办法时，后果是不可预计的，只有有2个线程满足条件了，就认为匹配胜利并替换信息。而剩下的未能失去配对的线程，则会被阻塞始终期待直到有另一个线程能与它匹配与之配对。
package com.chenpi;import java.util.concurrent.Exchanger;/** * @Description * @Author 陈皮 * @Date 2021/7/11 * @Version 1.0 */public class ChenPiMain { public static void main(String[] args) { Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>(); new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("屠龙刀"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "周芷若").start(); new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("倚天剑"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "张无忌").start(); new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("假的倚天剑"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "成昆").start(); }}// 输入后果如下交易胜利，周芷若取得假的倚天剑交易胜利，成昆取得屠龙刀当然，在期待替换信息的线程是能够被中断的，就比方玩家在期待交易过程中，忽然玩家下线了，那就应该中断线程期待。
package com.chenpi;import java.lang.Thread.State;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.Exchanger;/** * @Description * @Author 陈皮 * @Date 2021/7/11 * @Version 1.0 */public class ChenPiMain { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>(); List<Thread> threads = new ArrayList<>(3); Thread thread1 = new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("屠龙刀"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "周芷若"); threads.add(thread1); Thread thread2 = new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("倚天剑"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "张无忌"); threads.add(thread2); Thread thread3 = new Thread(() -> { String str = null; try { str = exchanger.exchange("假的屠龙刀"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); }, "成昆"); threads.add(thread3); for (Thread thread : threads) { thread.start(); } // 期待5秒 Thread.sleep(5000); for (Thread thread : threads) { System.out.println(thread.getName() + ":" + thread.getState()); // 如果还在阻塞期待则中断线程 if (thread.getState() == State.WAITING) { thread.interrupt(); } } }}// 输入后果如下交易胜利，张无忌取得屠龙刀交易胜利，周芷若取得倚天剑周芷若:TERMINATED张无忌:TERMINATED成昆:WAITING交易胜利，成昆取得nulljava.lang.InterruptedException at java.util.concurrent.Exchanger.exchange(Exchanger.java:568) at com.chenpi.ChenPiMain.lambda$main$2(ChenPiMain.java:47) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)下面演示的是线程如果等不到另一个线程和它替换信息，则会始终期待上来。其实 Exchanger 还能够设置期待指定工夫。比方零碎设置玩家替换配备匹配工夫为60秒，如果超出工夫则终止交易。
package com.chenpi;import java.util.concurrent.Exchanger;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.TimeoutException;/** * @Description * @Author 陈皮 * @Date 2021/7/11 * @Version 1.0 */public class ChenPiMain { public static void main(String[] args) { Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>(); new Thread(() -> { try { // 超时工夫设置为5秒 String str = exchanger.exchange("屠龙刀", 5, TimeUnit.SECONDS); System.out.println("交易胜利，" + Thread.currentThread().getName() + "取得" + str); } catch (TimeoutException e) { System.out.println("交易超时！"); e.printStackTrace(); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("交易异样终止"); e.printStackTrace(); } }, "周芷若").start(); }}// 输入后果如下交易超时！java.util.concurrent.TimeoutException at java.util.concurrent.Exchanger.exchange(Exchanger.java:626) at com.chenpi.ChenPiMain.lambda$main$0(ChenPiMain.java:22) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)3 Exchanger 利用
Exchager 在遗传算法和管道设计等利用中是十分有用的。比方两个线程之间替换缓冲区，填充缓冲区的线程在须要时从另一个线程取得一个刚清空的缓冲区，并将填充的缓冲区传递给清空缓冲区的线程。
package com.chenpi;import java.awt.image.DataBuffer;import java.util.concurrent.Exchanger;/** * @Description * @Author 陈皮 * @Date 2021/7/11 * @Version 1.0 */public class ChenPiMain { 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(); }}点击关注，第一工夫理解华为云陈腐技术~