Java利用 Exchanger 实现游戏中交换装备

更新时间：2021年09月14日 11:44:09 作者：陈皮的JavaLib

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。下面我们就来看看Java是如何利用Exchanger一行代码实现游戏中交换装备的

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[] args) throws InterruptedException {

    Exchanger<String> 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<String> 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<String> exchanger = new Exchanger<>();

    List<Thread> 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)

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<String> 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<DataBuffer> exchanger = new Exchanger<DataBuffer>();
  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();
  }
}

到此这篇关于Java利用 Exchanger 实现游戏中交换装备的文章就介绍到这了,更多相关Java利用 Exchanger 实现交换装备内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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