Java里如何使用Exchanger实现线程间数据交换_Exchanger线程交换操作解析-java教程-PHP中文网

Java里如何使用Exchanger实现线程间数据交换_Exchanger线程交换操作解析

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发布： 2025-11-29 07:37:29

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Exchanger是Java中用于两个线程间双向数据交换的工具，通过exchange()方法在汇合点交换对象，适用于双缓冲、生产者-消费者等场景，支持阻塞等待与超时机制，确保线程安全高效协作。

java里如何使用exchanger实现线程间数据交换_exchanger线程交换操作解析

在Java并发编程中，Exchanger 是一个用于两个线程之间双向数据交换的同步工具类。它允许两个线程在某个汇合点交换各自持有的对象，常用于生产者-消费者场景或数据缓冲对的切换操作。

Exchanger 的基本原理

Exchanger 可以看作是一个“交换站”。两个线程分别调用 exchange(V) 方法时，会阻塞等待对方到达，一旦双方都调用了该方法，它们持有的数据就会被交换并返回对方的数据。

关键特性：

必须是两个线程参与交换，多于或少于两个都无法完成配对。
交换是双向的：每个线程都能拿到对方传来的数据。
如果一个线程先到达，它会阻塞等待另一个线程调用 exchange()。

如何使用 Exchanger 进行线程间数据交换

下面通过一个简单示例演示两个线程如何使用 Exchanger 交换字符串数据：

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import java.util.concurrent.Exchanger;
<p>public class ExchangerExample {
public static void main(String[] args) {
Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();</p><pre class='brush:java;toolbar:false;'>    Thread threadA = new Thread(() -> {
        String data = "来自线程A的数据";
        try {
            System.out.println("线程A准备交换...");
            String received = exchanger.exchange(data);
            System.out.println("线程A收到: " + received);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    });

    Thread threadB = new Thread(() -> {
        String data = "来自线程B的数据";
        try {
            System.out.println("线程B准备交换...");
            String received = exchanger.exchange(data);
            System.out.println("线程B收到: " + received);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    });

    threadA.start();
    threadB.start();
}

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线程A准备交换...
线程B准备交换...
线程A收到: 来自线程B的数据
线程B收到: 来自线程A的数据

说明两个线程成功完成了数据互换。

实际应用场景：双缓冲数据交换

一个典型的应用是双缓冲机制，比如一个线程负责填充数据缓冲区，另一个线程处理已填满的缓冲区，然后交换空/满缓冲区指针。

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.ArrayList;
<p>public class BufferExchange {
static class DataBuffer {
ArrayList<Integer> data = new ArrayList<>();
boolean inUse = false;</p><pre class='brush:java;toolbar:false;'>    void add(int value) { data.add(value); }
    void clear() { data.clear(); }
}

public static void main(String[] args) {
    Exchanger<DataBuffer> exchanger = new Exchanger<>();
    DataBuffer buffer1 = new DataBuffer();
    DataBuffer buffer2 = new DataBuffer();

    Thread producer = new Thread(() -> {
        DataBuffer currentBuffer = buffer1;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            currentBuffer.clear();
            for (int j = 0; j < 3; j++) {
                currentBuffer.add((i * 3) + j);
            }
            System.out.println("生产者填充完毕: " + currentBuffer.data);
            try {
                // 与消费者交换缓冲区
                currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
                System.out.println("生产者获得新缓冲区，继续填充");
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        }
    });

    Thread consumer = new Thread(() -> {
        DataBuffer currentBuffer = buffer2;
        try {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                // 等待生产者填充后交换
                currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
                System.out.println("消费者处理数据: " + currentBuffer.data);
                // 处理完成后交还空缓冲区
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    });

    producer.start();
    consumer.start();
}

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}

在这个例子中，生产者和消费者通过 Exchanger 高效地交换缓冲区，避免了频繁创建对象和锁竞争。