Java Exchanger线程间数据交换用法与示例教程

在 Java 的 ja va.util.concurrent 包里，有一个不太起眼但非常实用的工具——Exchanger。它专门用于在两个线程之间交换数据，使用起来直观且高效。

可简单地将 Exchanger 对象理解为双格数据交换容器

它本质上是一个带有两个“格子”的容器。当线程调用 exchange() 方法时，会将数据放入其中一个格子。当两个格子都被填满后，Exchanger 会自动交换两个格子中的数据，并分别返回给对应的线程。这样，两个线程便完成了数据同步交换，整个过程是线程安全且同步的。

下面提供一段最简示例代码，帮助你快速上手 Exchanger 的使用：

package test;
import ja va.util.concurrent.Exchanger;
class ExchangerTest extends Thread {
    private Exchanger exchanger;
    private String string;
    private String threadName;
    public ExchangerTest(Exchanger exchanger, String string,
            String threadName) {
        this.exchanger = exchanger;
        this.string = string;
        this.threadName = threadName;
    }
    public void run() {
        try {
            System.out.println(threadName + ": " + exchanger.exchange(string));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger exchanger = new Exchanger<>();
        ExchangerTest test1 = new ExchangerTest(exchanger, "string1",
                "thread-1");
        ExchangerTest test2 = new ExchangerTest(exchanger, "string2",
                "thread-2");
        test1.start();
        test2.start();
    }
}

此示例程序创建了两个线程

每个线程在执行时都会调用同一个 Exchanger 对象的 exchange 方法，并传入自己的数据。当两个线程都成功将数据放入“格子”后，Exchanger 会自动交换数据并返回给各自线程。运行结果如下图所示：

需要特别注意的是，Exchanger 仅适用于两个线程之间的数据交换。如果有超过两个线程同时调用同一个 Exchanger 对象，交换结果将变得不可预测。这是因为 Exchanger 并不关心线程数量，它只关注两个“格子”是否被填满。一旦两个格子都满了，它就认为配对成功并立即执行交换——至于与哪个线程配对、剩余的线程如何处理，它一概不予理会。

不妨修改上面的示例，在第 33 行之后增加一个线程 test3，将其线程名设为 thread-3，交换字符串设为 string3：

ExchangerTest test3 = new ExchangerTest(exchanger, "string3","thread-3");
test3.start();

此时再运行程序，结果将变得不确定。多次测试可以发现，test1 可能和 test3 配对，也可能和 test2 配对。而那个未能配对的线程，由于没有成功配对，会一直阻塞在 exchange 方法上，陷入永久等待——除非你手动强制终止它。

总结与核心要点

Exchanger 的核心设计就是“一对二”的数据交换机制，其使用场景非常明确：当两个线程需要同步交换数据时，它是最简洁高效的解决方案。一旦线程数量超过两个，行为将变得不可控，未配对的线程会永久阻塞，因此在实际使用中务必按需控制线程数量。