Java執行緒--Exchanger交換器
Exchanger<T>交換器
目錄
Exchanger<T>概念
上圖業務場景描述：A有球，想要和B的魚互動，整個互動過程描述如下：
A在準備素材，球，準備的比較快，然後就發出交換訴求，exchange(球)，發現B還沒帶著魚來，就阻塞在這裡。B這時還在釣魚，等B釣到魚後，立馬發出交換訴求，exchange(魚)，發現A阻塞在那裡了，就把A喚醒，然後兩人互換了東西，A擁有了魚，B擁有了球。
A synchronization point at which threads can pair and swap elements within pairs. Each thread presents some object on entry to the exchange method, matches with a partner thread, and receives its partner's object on return. An Exchanger may be viewed as a bidirectional form of a SynchronousQueue. Exchangers may be useful in applications such as genetic algorithms and pipeline designs.
在以上的描述中，有幾個要點：
- 交換值是同步的；
- 成對的執行緒之間交換資料；
- 可看成是雙向的同步佇列；
- 可應用於演演算法、流水線設計；
Exchanger<V>類中的主要方法就是：exchange(V x)方法，成對的兩個執行緒之間，都呼叫了該方法，就能在兩個執行緒彼此都準備好資料後，成功的交換資料給對方，然後各自返回。如果想支援成對的兩個執行緒之間，一個沒耐性，等的時間過長，或者被打斷了就不交換資料了，可以使用exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)方法。
Exchanger<T>示例
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.locks.*;
import java.util.concurrent.atomic.*;
//球執行緒
class BallTask implements Runnable
{
private Exchanger<String> e;
public BallTask(Exchanger<String> e){
this.e = e;
}
public void run(){
try{
long sleepTime = (long)(Math.random() * 2500) ;
String tName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(tName+"正在買球,用時["+sleepTime+"]才買到球,趕緊去換魚...");
Thread.sleep(sleepTime);
String str = e.exchange(tName+":的球");
System.out.println("【"+tName+":的球】換到了-->【"+str+"】");
}
catch(Exception e){
}
finally{
}
}
}
//魚執行緒
class FishTask implements Runnable
{
private Exchanger<String> e;
public FishTask(Exchanger<String> e){
this.e = e;
}
public void run(){
try{
long sleepTime = (long)(Math.random() * 2500) ;
String tName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(tName+"正在釣魚,用時["+sleepTime+"]才釣到魚,趕緊去換球...");
Thread.sleep(sleepTime);
String str = e.exchange(tName+":的魚");
System.out.println("【"+tName+":的魚】換到了-->【"+str+"】");
}
catch(Exception e){
}
finally{
}
}
}
public class ExchangerTest
{
public static void main(String[] args)
{
Exchanger<String> e = new Exchanger<String>();
BallTask bTask = new BallTask(e); //任務：球執行緒
FishTask fTask = new FishTask(e); //任務：魚執行緒
Thread bThread = new Thread(bTask,"Ball");
Thread fThread = new Thread(fTask,"Fish");
bThread.start();
fThread.start();
System.out.println("我是主執行緒,準備看看你們交易情況...\n\r");
try{
bThread.join();
fThread.join();
}catch(Exception ep){}
System.out.println("\n\r我是主執行緒,已看到你們的交易結果...");
}
}
程式執行結果如下：
我是主執行緒,準備看看你們交易情況...
Ball正在買球,用時[88]才買到球,趕緊去換魚...
Fish正在釣魚,用時[2215]才釣到魚,趕緊去換球...
【Fish:的魚】換到了-->【Ball:的球】
【Ball:的球】 換到了-->【Fish:的魚】
我是主執行緒,已看到你們的交易結果...
Exchanger和Semaphore區別
Exchanger<V>交換器和Semaphore訊號量在關於生產者消費者《產1消1模式》運用的區別：
- Exchanger交換器：成對的兩個執行緒，各個執行緒有各個執行緒的自己資料V，A執行緒擁有V1，B執行緒擁有V2，V1<...>V2互換。
- Semaphore訊號量：成對的兩個執行緒，只需一個數據池即可，生產者生產資料注入資料池，消費者從資料池取走資料消費。
- Exchanger交換器：兩個執行緒之間的通訊僅僅一個Exchanger例項即可。
- Semaphore訊號量：兩個執行緒之間的通訊需要兩個訊號量，生產訊號指示燈，消費訊號指示燈。
- Exchanger和Semaphore的共同點：兩個執行緒之間需要同步通訊。生產的過快，沒用，必須等消費完了，才能進行下一生產1；同理，消費的過快，也沒用，必須等生產完了，才能進行下一消費1。
借花獻佛
摘自部落格（http://brokendreams.iteye.com/blog/2253956）
其實就是”我”和”你”(可能有多個”我”，多個”你”)在一個叫Slot的地方做交易(一手交錢，一手交貨)，過程分以下步驟：
1。我先到一個叫做Slot的交易場所交易，發現你已經到了，那我就嘗試喊你交易，如果你迴應了我，決定和我交易那麼進入第2步；如果別人搶先一步把你喊走了，那我就進入第5步。
2。我拿出錢交給你，你可能會接收我的錢，然後把貨給我，交易結束；也可能嫌我掏錢太慢(超時)或者接個電話(中斷)，TM的不賣了，走了，那我只能再找別人買貨了(從頭開始)。
3。我到交易地點的時候，你不在，那我先嚐試把這個交易點給佔了(一屁股做凳子上…)，如果我成功搶佔了單間(交易點)，那就坐這兒等著你拿貨來交易，進入第4步；如果被別人搶座了，那我只能在找別的地方兒了，進入第5步。
4。你拿著貨來了，喊我交易，然後完成交易；也可能我等了好長時間你都沒來，我不等了，繼續找別人交易去，走的時候我看了一眼，一共沒多少人，弄了這麼多單間(交易地點Slot)，太TM浪費了，我喊來交易地點管理員：一共也沒幾個人，搞這麼多單間兒幹毛，給哥撤一個！。然後再找別人買貨(從頭開始)；或者我老大給我打了個電話，不讓我買貨了(中斷)。
5。我跑去喊管理員，尼瑪，就一個坑交易個毛啊，然後管理在一個更加開闊的地方開闢了好多個單間，然後我就挨個來看每個單間是否有人。如果有人我就問他是否可以交易，如果迴應了我，那我就進入第2步。如果我沒有人，那我就佔著這個單間等其他人來交易，進入第4步。
6。如果我嘗試了幾次都沒有成功，我就會認為，是不是我TM選的這個單間風水不好？不行，得換個地兒繼續(從頭開始)；如果我嘗試了多次發現還沒有成功，怒了，把管理員喊來：給哥再開一個單間(Slot)，加一個凳子，這麼多人就這麼幾個破凳子夠誰用！