exchanger_如何通过示例在Java中使用Exchanger

忘是亡心i 2023-02-25 03:56 142阅读 0赞

exchanger

大家好，如果您在并发Java应用程序中工作，那么您可能听说过`java.util.concurrent`包的Exchanger类。 Java中的Exchanger是Java 1.5中与[CountDownLatch][] ， [CyclicBarrier][]和[Semaphores][]一起引入的另一个并发或同步实用程序。 顾名思义， `Exchanger`允许两个线程在集合点或集合点见面并交换数据。 的  
`java.util.Exchanger`是一个参数类，它定义并保存要交换的对象的类型。 它有一个重载的方法，称为  
`exchange()` ，用于在线程之间交换对象。 这是一种阻塞方法，这意味着线程将调用 `exchange()`方法在交换点等待，直到另一个线程到达。 一旦另一个线程到达，两个线程都交换对象并从该方法返回。 交换方法的重载版本接受其他 [TimeUnit][]对象并等待直到超时。

顺便说一句，您还可以中断在交换点等待其他参与者的线程。 与`CountDownLatch` ， `CyclicBarrier`或`Semaphore` ， `Exchanger`实用程序只能同步两个线程，这使其非常适合解决经典的[生产者－消费者问题][Link 1] 。

在本Java Concurrency教程中，您将通过使用Exchanger实现生产者－消费者设计模式来学习如何在Java中使用Exchanger。 顺便说一句，我假设您熟悉Java编程语法和语义，如果您是Java的完整入门者，那么您可能会很难理解这个示例。

##  ##

`Exchanger`类是一个易于理解和使用的简单同步实用程序。 在最后的两个并发教程中，我们使用了wait和notify解决了生产者使用者（请参阅[此处][Link 2] ），还[使用BlockingQueue][BlockingQueue]实现了[生产者－消费者][BlockingQueue] ，现在该使用Exchanger来实现了。

在此Java并发性教程中， **我们将创建一个生产者和一个消费者线程** ，它们将使用Exchanger实用程序类交换缓冲区。

通常，这是Exchanger的工作方式：

1.首先创建一个Exchange对象，例如`Exchanger<Deque<Long>> stringExchanger = new Exchanger<>()` ； 这定义了线程之间将交换什么类型的对象。 在这种情况下，两个线程将交换包含长值的`Deque`对象。

2.当线程A准备交换其缓冲区或对象时，它将调用  
`Exchanger.exchange()`方法。 这是一种[阻塞方法][Link 3] ， **线程A将被阻塞，直到线程B到来并将其**对象**传输**到线程A **为止，**否则线程A被中断或超时。

3.线程B准备就绪时，它还会调用`exchange()`方法。 现在，线程A和B互相交换对象，并从交换方法返回。

4.交换完成后，线程A具有线程B的对象，反之亦然。

同样，我想强调Java并发技能的重要性，并敦促每个Java开发人员花一些时间来掌握Java并发类。

![format_png][]

### 带有Exchanger并发的Java程序 ###

import java.util.ArrayDeque;  import java.util.Deque;  import java.util.concurrent.Exchanger;   /** 
        * Exchanger Example in Java. Exchanger allows two Threads to meet at exchange 
        * point and exchange data structure or objects. In this Java program, exchanger 
        * is used to exchange buffer between producer and consumer.  
       * @author Javin Paul  
       */   public class JavaExchangerTutorail {    
         public static void main(String args[]) throws InterruptedException {   
             //Creating Exchanger to exchange String object with other thread 
              final Exchanger> exchanger = new Exchanger>();   
             Thread producer = new Thread( "Producer : " ){  
                 @Override 
                  public void run(){  
                     ArrayDeque(); Deque stack = new ArrayDeque();  
                     //producer thread insert elments into stack 
                     while (stack.isEmpty()) {

stack.add(System.nanoTime()% 1000 ); 
                         //if stack is not empty then exchange it to consumer thread  
                         try {  
                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                      + " ready to exchange : " + stack);

<br>

// Exchanger return other Thread's object 
                             stack = exchanger.exchange(stack); 
                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                      + " got : " + stack);  
                         } catch (InterruptedException ie) { ie.printStackTrace(); } (InterruptedException ie) { ie.printStackTrace(); }  
                     }  
                 }  
             };    
             Thread consumer = new Thread( "Consumer : " ){  
                 @Override  
                 public void run(){  
                     ArrayDeque(); Deque stack = new ArrayDeque();   
                     //consumer thread takes object from stack and prints  
                     do { 
                          //if stack is empty then exchange it to producer for refill 
                          try {  
                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                      + " ready to exchange : " + stack); 
                             stack = exchanger.exchange(stack); 
                             System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                      + " got : " + stack); 
                             stack.remove();  
                         } catch (InterruptedException ie) { ie.printStackTrace(); } (InterruptedException ie) { ie.printStackTrace(); }  
                     } while (stack.isEmpty()) ;    
                 }  
             };    
             producer.start();

<br>

//sleeping before starting consumer to give producer time to produce 
             Thread.sleep( 1000 );

consumer.start();    
         }     }     Output:   Producer : ready to exchange : [ 247 ]   Consumer : ready to exchange : []   Producer : got : []   Consumer : got : [ 247 ]   Producer : ready to exchange : [ 692 ]   Consumer : ready to exchange : []   Consumer : got : [ 692 ]   Consumer : ready to exchange : []   Producer : got : []

<br>

## 代码和输出说明 ##

如果看上面的示例，所有代码都在[main方法][main]内部。 之所以使`Exchanger`实例成为[最终][Link 4]实例，是因为我们要从匿名内部类访问它们，并且只能从匿名内部类访问最终局部变量。

后来，我们创建了两个线程， **Producer**和**Consumer** 。 生产者检查队列，如果队列为空，则将当前nano time的最后三位相加并调用exchange（）方法。

**现在，直到消费者线程到达交换点，我的意思是直到生产者线程调用exchange（）方法，生产者线程才会被阻塞。**

**消费者到达后，双方互相交换堆栈并从exchange（）方法返回。** **这时，生产者有一个空的消费者堆栈，而消费者有一个非空的生产者堆栈，我的意思是，他们有彼此的对象** 。

为了理解哪个线程正在交换哪个堆栈，我们在每个线程交换之前和之后打印堆栈的内容。 如果您查看输出，这是不言自明的。

顺便提一下，与线程一样，不能保证以相同的顺序获得输出。 在第三次迭代中，您可以看到使用者具有一个已清空的堆栈，甚至可以在安排生产者线程并从交换方法返回之前，准备交换空堆栈。

这就是**如何在Java中使用Exchanger**的全部内容。 交换器类是一个很好的简单同步工具，非常适合于协调两个线程。 应该使用交换器来实现具有一个生产者和一个消费者的生产者-消费者模式。 如果您想了解有关Java并发类的更多信息，建议您检查以下资源：

**进阶学习**  
  
[完整的Java Masterclass][Java Masterclass] [Java多线程，并发和性能优化][Java] [Java并发实践–本书][Java 1] [将并发和多线程应用于常见的Java模式][Java 2]

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感谢您到目前为止阅读本文。 如果您喜欢此Java并发教程，请与您的朋友和同事分享。 如果您有任何疑问或反馈，请留下笔记。

**PS –**如果您是Java世界的新手，并且想与Concurrency一起学习核心概念，但是想找一些免费的入门课程，那么您也可以在Udemy上查看此**[免费的Java Multithreading课程][Java Multithreading]** 。 这也是学习Java并发性的一门很好的免费课程。

> 翻译自: [https://www.javacodegeeks.com/2020/05/how-to-use-exchanger-in-java-with-example.html][https_www.javacodegeeks.com_2020_05_how-to-use-exchanger-in-java-with-example.html]

exchanger

[CountDownLatch]: https://javarevisited.blogspot.com/2012/07/countdownlatch-example-in-java.html#axzz5J9grtXLX
[CyclicBarrier]: https://javarevisited.blogspot.sg/2012/07/cyclicbarrier-example-java-5-concurrency-tutorial.html#axzz5DmwFLA1K
[Semaphores]: https://javarevisited.blogspot.com/2012/05/counting-semaphore-example-in-java-5.html
[TimeUnit]: http://www.java67.com/2015/06/how-to-pause-thread-in-java-using-sleep.html
[Link 1]: https://www.java67.com/2012/12/producer-consumer-problem-with-wait-and-notify-example.html
[Link 2]: https://javarevisited.blogspot.com/2015/07/how-to-use-wait-notify-and-notifyall-in.html
[BlockingQueue]: https://www.java67.com/2015/12/producer-consumer-solution-using-blocking-queue-java.html
[Link 3]: https://javarevisited.blogspot.sg/2012/02/what-is-blocking-methods-in-java-and.html#axzz54XsgQ4TK
[format_png]: /images/20230209/85b9817acf8a4a2980e56001e8940305.png
[main]: https://javarevisited.blogspot.sg/2011/12/main-public-static-java-void-method-why.html#axzz4uMEUqg5v
[Link 4]: https://www.java67.com/2020/04/difference-between-private-and-final-in-java.html
[Java Masterclass]: https://click.linksynergy.com/fs-bin/click?id=JVFxdTr9V80&subid=0&offerid=323058.1&type=10&tmpid=14538&RD_PARM1=https%3A%2F%2Fwww.udemy.com%2Fjava-the-complete-java-developer-course%2F
[Java]: https://click.linksynergy.com/deeplink?id=JVFxdTr9V80&mid=39197&murl=https%3A%2F%2Fwww.udemy.com%2Fcourse%2Fjava-multithreading-concurrency-performance-optimization%2F
[Java 1]: https://www.amazon.com/dp/0321349601/?tag=javamysqlanta-20
[Java 2]: https://pluralsight.pxf.io/c/1193463/424552/7490?u=https%3A%2F%2Fwww.pluralsight.com%2Fcourses%2Fjava-patterns-concurrency-multi-threading
[Link 5]: https://javarevisited.blogspot.com/2019/10/the-java-developer-roadmap.html#123
[Link 6]: https://javarevisited.blogspot.com/2020/01/what-is-happens-before-in-java-concurrency.html
[Link 7]: https://javarevisited.blogspot.com/2015/05/top-10-java-multithreading-and.html#axzz5Neevu8QO
[Link 8]: https://javarevisited.blogspot.sg/2014/07/top-50-java-multithreading-interview-questions-answers.html#axzz4jaJmaqbE
[Link 9]: https://javarevisited.blogspot.com/2016/06/5-books-to-learn-concurrent-programming-multithreading-java.html
[Link 10]: https://www.java67.com/2018/08/top-10-free-java-courses-for-beginners-experienced-developers.html
[Link 11]: https://javarevisited.blogspot.com/2018/08/how-to-avoid-deadlock-in-java-threads.html
[Link 12]: https://javarevisited.blogspot.com/2019/02/thread-code-and-data-how-multithreading-java-program-execute.html
[Link 13]: https://javarevisited.blogspot.com/2018/07/is-java-concurrency-in-practice-still-relevant-in-era-of-java8.html
[Link 14]: http://www.java67.com/2012/08/difference-between-countdownlatch-and-cyclicbarrier-java.html
[Link 15]: https://javarevisited.blogspot.com/2018/05/10-tips-to-become-better-java-developer.html#axzz61Tq0rRG1
[Link 16]: https://javarevisited.blogspot.com/2013/12/inter-thread-communication-in-java-wait-notify-example.html
[Link 17]: https://javarevisited.blogspot.com/2018/06/top-5-java-multithreading-and-concurrency-courses-experienced-programmers.html
[Java Multithreading]: https://click.linksynergy.com/fs-bin/click?id=JVFxdTr9V80&subid=0&offerid=323058.1&type=10&tmpid=14538&RD_PARM1=https%3A%2F%2Fwww.udemy.com%2Fjava-multithreading%2F
[https_www.javacodegeeks.com_2020_05_how-to-use-exchanger-in-java-with-example.html]: https://www.javacodegeeks.com/2020/05/how-to-use-exchanger-in-java-with-example.html