Java的Exchanger是java.util.concurrent包下提供的一个同步工具类，它的核心作用是让两个线程在约定的同步点交换彼此持有的数据。当两个线程都到达交换点时，才会完成数据交换，否则先到达的线程会一直等待，直到另一个线程也到达。这种机制非常适合需要成对线程协作完成任务的场景，比如一个线程生产数据，另一个线程消费数据，两者需要在某个节点交换数据内容。
Exchanger的核心特性
Exchanger的工作模式是成对匹配的，它只能用于两个线程之间的数据交换，不支持多个线程的场景。它的交换过程是线程安全的，内部通过同步机制保证两个线程的数据交换不会出现并发问题。Exchanger提供了一个无参构造函数，创建实例后，两个线程分别调用exchange(V x)方法传入自己要交换的数据，该方法会返回对方线程传入的数据。
基本使用示例
下面通过一个简单的例子演示两个线程之间如何交换数据，线程A持有字符串数据，线程B持有整数数据，两者在同步点交换数据。
import java.util.concurrent.Exchanger;
public class ExchangerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建Exchanger实例，指定交换的数据类型为Object
Exchanger<Object> exchanger = new Exchanger<>();
// 线程A，持有字符串数据，等待和线程B交换
Thread threadA = new Thread(() -> {
String dataA = "线程A的数据";
try {
System.out.println("线程A准备交换的数据：" + dataA);
// 调用exchange方法，传入自己的数据，等待线程B到达
Object receivedData = exchanger.exchange(dataA);
System.out.println("线程A接收到的数据：" + receivedData);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
e.printStackTrace();
}
}, "线程A");
// 线程B，持有整数数据，等待和线程A交换
Thread threadB = new Thread(() -> {
Integer dataB = 100;
try {
System.out.println("线程B准备交换的数据：" + dataB);
// 调用exchange方法，传入自己的数据，等待线程A到达
Object receivedData = exchanger.exchange(dataB);
System.out.println("线程B接收到的数据：" + receivedData);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
e.printStackTrace();
}
}, "线程B");
// 启动两个线程
threadA.start();
threadB.start();
}
}
运行上面的代码，输出结果如下：
线程A准备交换的数据：线程A的数据 线程B准备交换的数据：100 线程A接收到的数据：100 线程B接收到的数据：线程A的数据
可以看到，两个线程都到达exchange方法调用点时，才完成了数据交换，各自拿到了对方传入的数据。
超时等待的交换方式
如果担心某个线程一直不到达同步点，导致另一个线程无限等待，可以使用带超时时间的exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)方法，指定等待的最大时间，超时后会抛出TimeoutException。
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
public class ExchangerTimeoutDemo {
public static void main(String[] args) {
Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
Thread threadA = new Thread(() -> {
try {
String data = "线程A的数据";
// 最多等待3秒，超时则抛出异常
String received = exchanger.exchange(data, 3, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("线程A接收到：" + received);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
System.out.println("线程A被中断");
} catch (TimeoutException e) {
System.out.println("线程A等待超时，没有线程来交换数据");
}
});
// 不启动线程B，模拟线程B不到达的场景
threadA.start();
}
}
运行上述代码，线程A等待3秒后没有线程B到达，会抛出超时异常，输出"线程A等待超时，没有线程来交换数据"。
使用注意事项
- Exchanger只能用于两个线程之间的数据交换，如果有多个线程调用同一个Exchanger的
exchange方法，会随机两两配对交换，不符合预期的话需要额外控制线程数量。 exchange方法是阻塞方法，调用后线程会进入等待状态，直到有另一个线程到达交换点，或者被中断，或者超时。- 如果线程在等待交换时被中断，会抛出
InterruptedException，需要做好异常处理。 - 交换的数据类型是泛型指定的，使用时最好明确泛型类型，避免类型转换错误。
适用场景
Exchanger适合以下场景：
- 两个线程需要成对协作，比如数据校验，一个线程生成数据，另一个线程校验数据，校验完成后交换结果。
- 线程之间需要传递中间计算结果，比如一个线程计算前半部分，另一个计算后半部分，交换后各自完成后续处理。
- 需要简单的线程间数据传递，不需要复杂的共享变量或者消息队列的场景。