线程间进行通信、数据交换的辅助类Exchanger

Exchanger用于两个线程之间进行数据交换，每个线程调用exchage方法到达各自的同步点，当且仅当两个线程都达到同步点的时候，才可以交换信息，否则先到达同步点的线程必须等待。

Exchanger简介

Exchanger——交换器，是JDK1.5时引入的一个同步器，从字面上就可以看出，这个类的主要作用是交换数据。

Exchanger有点类似于CyclicBarrier，我们知道CyclicBarrier是一个栅栏，到达栅栏的线程需要等待其它一定数量的线程到达后，才能通过栅栏。

Exchanger可以看成是一个双向栅栏，如下图：

Thread1线程到达栅栏后，会首先观察有没其它线程已经到达栅栏，如果没有就会等待，如果已经有其它线程（Thread2）已经到达了，就会以成对的方式交换各自携带的信息，因此Exchanger非常适合用于两个线程之间的数据交换。

代码演示

我们来看一个示例，理解下Exchanger的功能：

示例：假设现在有1个生产者，1个消费者，如果要实现生产者-消费者模式，一般的思路是利用队列作为一个消息队列，生产者不断生产消息，然后入队；消费者不断从消息队列中取消息进行消费。如果队列满了，生产者等待，如果队列空了，消费者等待。

我们来看下如何利用Exchanger实现生产者-消息者模式。

生产者：

public class Producer implements Runnable {
    private final Exchanger<Message> exchanger;

    public Producer(Exchanger<Message> exchanger) {
        this.exchanger = exchanger;
    }

    @Override
    public void run() {
        Message message = new Message(null);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);

                message.setV(String.valueOf(i));
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 生产了数据[" + i + "]");

                message = exchanger.exchange(message);

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 交换得到数据[" + String.valueOf(message.getV()) + "]");

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

消费者：

public class Consumer implements Runnable {
    private final Exchanger<Message> exchanger;

    public Consumer(Exchanger<Message> exchanger) {
        this.exchanger = exchanger;
    }

    @Override
    public void run() {
        Message msg = new Message(null);
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                msg = exchanger.exchange(msg);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 消费了数据[" + msg.getV() + "]");
                msg.setV(null);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

Main：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger<Message> exchanger = new Exchanger<>();
        Thread t1 = new Thread(new Consumer(exchanger), "消费者-t1");
        Thread t2 = new Thread(new Producer(exchanger), "生产者-t2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出结果：

生产者-t2: 生产了数据[0]
生产者-t2: 交换得到数据[null]
消费者-t1: 消费了数据[0]
生产者-t2: 生产了数据[1]
消费者-t1: 消费了数据[1]
生产者-t2: 交换得到数据[null]
生产者-t2: 生产了数据[2]
消费者-t1: 消费了数据[2]
生产者-t2: 交换得到数据[null]

上述示例中，生产者生产了3个数据：0、1、2。通过Exchanger与消费者进行交换。可以看到，消费者消费完后会将空的Message交换给生产者。