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如何利用Java的Exchanger交换数据_两个线程间的数据传递

P粉602998670

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发布时间:2026-02-27 14:07:02

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来源于php中文网

原创

exchanger 是一个线程间同步点,需两个线程同时调用 exchange() 才能交换数据,适用于生产者-消费者、双缓冲等成对协作场景,不支持多线程异步等待,误用易致永久阻塞。

如何利用java的exchanger交换数据_两个线程间的数据传递

Exchanger 是什么,什么时候该用它

它不是线程安全容器,也不是锁,而是一个线程间“一手交钱一手交货”的同步点:两个线程必须同时到达 exchange() 才能完成数据交换,缺一不可。适合成对协作的场景,比如生产者-消费者模型中,一个线程填满缓冲区后必须等另一个线程取走才能继续;或者双缓冲渲染里前后帧数据交换。

别拿它替代 BlockingQueueAtomicReference——前者支持多线程、异步等待,后者适合单值共享。用错场景会导致线程永久阻塞。

调用 exchange() 时线程卡住不动了

这是最常见现象:一个线程执行完 exchange(v) 就停在那儿,CPU 占用低,日志也不报错。原因只有一个:另一个线程根本没调用 exchange(),或调用时机错开(比如异常退出、提前 return、被中断但没处理)。

  • 务必确保两个线程都进入同一对 exchange() 调用,且生命周期可预期
  • 加超时是刚需:exchange(v, 5, TimeUnit.SECONDS),否则单点失败会让整个协作链路挂死
  • 捕获 InterruptedException 后记得恢复中断状态:Thread.currentThread().interrupt(),否则上层可能收不到中断信号

Exchanger 的泛型和类型安全怎么保障

它本身是 Exchanger<v></v>,但泛型只在编译期起作用。运行时如果两个线程传入不同类型的对象(比如一个传 String,一个传 byte[]),不会报错,但接收方强转会触发 ClassCastException

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实际写法要统一契约:

  • 定义好交换的数据结构,比如 Exchanger<bufferwrapper></bufferwrapper>,而不是裸用 Exchanger<object></object>
  • 避免在 exchange 前后做隐式转换(如把 int 包装成 Integer 再拆箱),容易因自动装箱/拆箱引入空指针或类型不匹配
  • 如果必须支持多种类型,用 sealed class 或枚举字段区分 payload 类型,而非靠泛型欺骗编译器

性能和线程复用要注意什么

Exchanger 内部用的是无锁算法(CAS + 队列),单次交换开销很低,但它的吞吐量受限于“配对延迟”——两个线程到达时间差越大,平均等待越长。

所以:

  • 不要在线程池里随意扔任务去调用 exchange(),线程复用会导致“旧线程还在等上次配对,新任务又来了”,出现错配或超时
  • 固定配对关系更稳:比如启动时就创建两个专用线程,各自循环调用 exchange(),中间用局部变量缓存上下文
  • JDK 9+ 对 Exchanger 做了优化,但低于 JDK 8 的版本在高竞争下可能出现自旋浪费,压测时注意 CPU 使用率是否异常升高

真正难的不是写对那几行代码,而是让两个线程在时间上严丝合缝地碰头——这要求你对它们的执行节奏、生命周期、错误恢复都有明确控制,而不是依赖“应该会碰到”的侥幸。

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