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如何在Java中实现线程间数据交换Exchanger

P粉602998670
发布: 2025-10-09 20:03:01
原创
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Exchanger是Java中用于两个线程交换数据的工具,通过exchange()方法在同步点交换对象,适用于双线程成对协作场景。

如何在java中实现线程间数据交换exchanger

在Java中,Exchanger 是一个用于两个线程之间交换数据的同步工具类,位于 java.util.concurrent 包中。它提供了一个简单的机制,让两个线程在某个同步点上交换各自持有的对象。

Exchanger 的基本原理

Exchanger<V> 是一个泛型类,其中 V 表示要交换的数据类型。它核心的方法是 exchange(V x),该方法会等待另一个线程也调用 exchange 方法,然后两者交换数据。

一旦两个线程都调用了 exchange(),它们持有的对象就会被交换,之后两个线程继续执行后续操作。

使用 Exchanger 的步骤

下面是实现两个线程间通过 Exchanger 交换数据的基本步骤:

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  • 创建一个 Exchanger<T> 实例,T 是要交换的数据类型(如 String、Integer 或自定义对象)。
  • 启动两个线程,每个线程持有 Exchanger 实例的引用。
  • 每个线程在完成某些任务后,调用 exchanger.exchange(data) 方法提交自己的数据并接收对方的数据。
  • 当两个线程都到达 exchange 点时,数据自动交换,方法返回对方传来的数据。

代码示例:两个线程交换字符串数据

以下是一个简单的例子,展示两个线程如何使用 Exchanger 交换字符串:

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import java.util.concurrent.Exchanger;

public class ExchangerExample {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                String data1 = "来自线程1的数据";
                System.out.println("线程1准备交换数据: " + data1);

                String received = exchanger.exchange(data1);
                System.out.println("线程1收到数据: " + received);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                String data2 = "来自线程2的数据";
                System.out.println("线程2准备交换数据: " + data2);

                String received = exchanger.exchange(data2);
                System.out.println("线程2收到数据: " + received);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
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输出结果可能如下(顺序可能略有不同):

线程1准备交换数据: 来自线程1的数据
线程2准备交换数据: 来自线程2的数据
线程1收到数据: 来自线程2的数据
线程2收到数据: 来自线程1的数据
登录后复制

注意事项与适用场景

Exchanger 只适用于两个线程之间的成对数据交换。如果多个线程调用 exchange,它会随机配对进行交换,可能导致逻辑混乱,因此应确保只有两个线程参与。

常见应用场景包括:

  • 双缓冲切换:一个线程填充缓冲区,另一个线程处理数据,完成后交换缓冲区。
  • 数据对比或协同计算:两个线程分别计算部分结果,然后交换结果进行整合。
  • 生产者-消费者的一种变体,但强调的是“成对”协作。

基本上就这些。Exchanger 使用简单,但在设计时要注意线程配对和超时控制。虽然它没有带超时的重载方法(JDK 当前版本),但在某些场景下可以结合其他机制实现更复杂的同步逻辑。不复杂但容易忽略。

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