Java并发编程之代码实现两玩家交换装备

java并发编程之代码实现两玩家交换装备

目录1 Exchanger 是什么2 Exchanger 详解3 Exchanger 应用总结

1 Exchanger 是什么

JDK 1.5 开始 JUC 包下提供的 Exchanger 类可用于两个线程之间交换信息。Exchanger 对象可理解为一个包含2个格子的容器，通过调用 exchanger 方法向其中的格子填充信息，当两个格子中的均被填充信息时，自动交换两个格子中的信息，然后将交换的信息返回给调用线程，从而实现两个线程的信息交换。

功能看似简单，但这在某些场景下是很有用处的，例如游戏中两个玩家交换装备；交友软件男女心仪对象匹配。

下面简单模拟下两个玩家交换装备的场景。

package com.chenpi;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**

* @Description

* @Author 陈皮

* @Date 2021/7/11

* @Version 1.0

*/

public class ChenPiMain {

public static void main(String[] argshttp://) throws InterruptedException {

Exchanger exchanger = new Exchanger<>();

new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("屠龙刀");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "周芷若").start();

new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("倚天剑");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "张无忌").start();

}

}

// 输出结果如下

交易成功，张无忌获得屠龙刀

交易成功，周芷若获得倚天剑

2 Exchanger 详解

Exchager 类可用于两个线程之间交换信息，如果一个线程调用了 Exchanger 对象的 exchange 方法之后，会一直阻塞直到另一个线程来和它交换信息，交换之后的信息返回给调用线程，从而实现两个线程的信息交换。

Exchager 底层也是使用到了自旋和 cas 机制。

注意，如果超过两个线程调用同一个 Exchanger 对象 exchange 方法时，结果是不可预计的，只要有2个线程满足条件了，就认为匹配成功并交换信息。而剩下的未能得到配对的线程，则会被阻塞一直等待直到有另一个线程能与它匹配与之配对。

package com.chenpi;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**

* @Description

* @Author 陈皮

* @Date 2021/7/11

* @Version 1.0

*/

public class ChenPiMain {

public static void main(String[] args) {

Exchanger exchanger = new Exchanger<>();

new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("屠龙刀");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "周芷若").start();

new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("倚天剑");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "张无忌").start();

new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("假的倚天剑");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "成昆").start();

}

}

// 输出结果如下

交易成功，周芷若获得假的倚天剑

交易成功，成昆获得屠龙刀

当然，在等待交换信息的线程是可以被中断的，就比如玩家在等待交易过程中，突然玩家下线了，那就应该中断线程等待。

package com.chenpi;

import java.lang.Thread.State;

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**

* @Description

* @Author 陈皮

* @Date 2021/7/11

* @Version 1.0

*/

public class ChenPiMain {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Exchanger exchanger = new Exchanger<>();

List threads = new ArrayList<>(3);

Thread thread1 = new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("屠龙刀");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "周芷若");

threads.add(thread1);

Thread thread2 = new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("倚天剑");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "张无忌");

threads.add(thread2);

Thread thread3 = new Thread(() -> {

String str = null;

try {

str = exchanger.exchange("假的屠龙刀");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

}, "成昆");

threads.add(thread3);

for (Thread thread : threads) {

thread.start();

}

// 等待5秒

Thread.sleep(5000);

for (Thread thread : threads) {

System.out.println(thread.getName() + ":" + thread.getState());

// 如果还在阻塞等待则中断线程

if (thread.getState() == State.WAITING) {

thread.interrupt();

}

}

}

}

// 输出结果如下

交易成功，张无忌获得屠龙刀

交易成功，周芷若获得倚天剑

周芷若:TERMINATED

张无忌:TERMINATED

成昆:WAITING

交易成功，成昆获得null

java.lang.InterruptedException

at java.util.concurrent.Exchanger.exchange(Exchanger.java:568)

at com.chenpi.ChenPiMain.lambda$main$2(ChenPiMain.java:47)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

ZIOzxG

上面演示的是线程如果等不到另一个线程和它交换信息，则会一直等待下去。其实 Exchanger 还可以设置等待指定时间。比如系统设置玩家交换装备匹配时间为60秒，如果超出时间则终止交易。

package com.chenpi;

import java.util.concurrent.Exchanger;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

import java.util.concurrent.TimeoutException;

/**

* @Description

* @Author 陈皮

* @Date 2021/7/11

* @Version 1.0

*/

public class ChenPiMain {

public static void main(String[] args) {

Exchanger exchanger = new Exchanger<>();

new Thread(() -> {

try {

// 超时时间设置为5秒

String str = exchanger.exchange("屠龙刀", 5, TimeUnit.SECONDS);

System.out.println("交易成功，" + Thread.currentThread().getName() + "获得" + str);

} catch (TimeoutException e) {

System.out.println("交易超时！");

e.printStackTrace();

} catch (InterruptedException e) {

System.out.println("交易异常终止");

e.printStackTrace();

}

}, "周芷若").start();

}

}

// 输出结果如下

交易超时！

java.util.concurrent.TimeoutException

at java.util.concurrent.Exchanger.exchange(Exchanger.java:626)

at com.chenpi.ChenPiMain.lambda$main$0(ChenPiMain.java:22)

at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

3 Exchanger 应用

Exchager 在遗传算法和管道设计等应用中是非常有用的。比如两个线程之间交换缓冲区，填充缓冲区的线程在需要时从另一个线程获得一个刚清空的缓冲区，并将填充的缓冲区传递给清空缓冲区的线程。

package com.chenpi;

import java.awt.image.DataBuffer;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**

* @Description

* @Author 陈皮

* @Date 2021/7/11

* @Version 1.0

*/

public class ChenPiMain {

Exchanger exchanger = new Exchanger();

DataBuffer initialEmptyBuffer = ... a made-up type

DataBuffer initialFullBuffer = ...

class FillingLoop implements Runnable {

public void run() {

DataBuffer currentBuffer = initialEmptyBuffer;

try {

while (currentBuffer != null) {

addToBuffer(currentBuffer);

if (currentBuffer.isFull()) {

currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);

}

}

} catch (InterruptedException ex) { ...handle ...}

}

}

class EmptyingLoop implements Runnable {

public void run() {

DataBuffer currentBuffer = initialFullBuffer;

try {

while (currentBuffer != null) {

takeFromBuffer(currentBuffer);

if (currentBuffer.isEmpty()) {

currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);

}

}

} catch (InterruptedException ex) { ...handle ...}

}

}

void start() {

new Thread(new FillingLoop()).start();

new Thread(new EmptyingLoop()).start();

}

}

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容！

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