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​Java并发新构件之Exchanger

摆渡者
 摆渡者
发布于 2015/10/19 16:03
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    Exchanger是在两个任务之间交换对象的栅栏。当两个任务进入栅栏时,它们各自拥有一个对象,当它们离开时,它们都拥有对方的对象。Exchanger的典型应用场景是:一个任务在创建对象,而这些对象的生产代价很高,另一个任务在消费这些对象。通过这种方式,可以有更多的对象在被创建的同时被消费。

    为了演示Exchanger类,我们将创建生产者和消费者任务。ExchangerProducer和ExchangerConsumer使用一个List<Fat>作为要求交换的对象,它们都包含一个用于这个List<Fat>的Exchanger。当你调用Exchanger.exchange()方法时,它将阻塞直至对方任务调用它自己的exchange()方法,那时,这两个exchange()方法将同时完成,而List<Fat>被交换:

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class ExchangerProducer implements Runnable {
    private List<Fat> holder;
    private Exchanger<List<Fat>> exchanger;
    public ExchangerProducer(Exchanger<List<Fat>> exchanger, List<Fat> holder) {
        this.exchanger = exchanger;
        this.holder = holder;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                //填充列表
                for (int i = 0;i < ExchangerDemo.size; i++) {
                    holder.add(new Fat());
                }
                //等待交换
                holder = exchanger.exchange(holder);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        System.out.println("Producer stopped.");
    }
}

class ExchangerConsumer implements Runnable {
    private List<Fat> holder;
    private Exchanger<List<Fat>> exchanger;
    private volatile Fat value;
    private static int num = 0;
    public ExchangerConsumer(Exchanger<List<Fat>> exchanger, List<Fat> holder) {
        this.exchanger = exchanger;
        this.holder = holder;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                //等待交换
                holder = exchanger.exchange(holder);
                //读取列表并移除元素
                for (Fat x : holder) {
                    num++;
                    value = x;
                    //在循环内删除元素,这对于CopyOnWriteArrayList是没有问题的
                    holder.remove(x);
                }
                if (num % 10000 == 0) {
                    System.out.println("Exchanged count=" + num);
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            
        }
        System.out.println("Consumer stopped. Final value: " + value);
    }
}

public class ExchangerDemo {
    static int size = 10;
    static int delay = 5; //秒
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Fat> producerList = new CopyOnWriteArrayList<>();
        List<Fat> consumerList = new CopyOnWriteArrayList<>();
        Exchanger<List<Fat>> exchanger = new Exchanger<>();
        exec.execute(new ExchangerProducer(exchanger, producerList));
        exec.execute(new ExchangerConsumer(exchanger, consumerList));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(delay);
        exec.shutdownNow();
    }
}

class Fat {
    private volatile double d;
    private static int counter = 1;
    private final int id = counter++;
    public Fat() {
        //执行一段耗时的操作
        for (int i = 1; i<10000; i++) {
            d += (Math.PI + Math.E) / (double)i;
        }
    }
    public void print() {System.out.println(this);}
    public String toString() {return "Fat id=" + id;}
}

执行结果(可能的结果):

Exchanged count=10000
Exchanged count=20000
Exchanged count=30000
Exchanged count=40000
Exchanged count=50000
Exchanged count=60000
Exchanged count=70000
Exchanged count=80000
Consumer stopped. Final value: Fat id=88300
Producer stopped.

    在main()中,创建了用于两个任务的单一的Exchanger,以及两个用于互换的CopyOnWriteArrayList。这个特定的List变体允许列表在被遍历的时候调用remove()方法,而不会抛出ConcurrentModifiedException异常。ExchangerProducer将填充这个List,然后将这个满列表跟ExchangerConsumer的空列表交换。交换之后,ExchangerProducer可以继续的生产Fat对象,而ExchangerConsumer则开始使用满列表中的对象。因为有了Exchanger,填充一个列表和消费另一个列表便同时发生了。

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