并发编程之Exchanger(交换者)浅析


一、简介

Exchanger 是 Java 并发包中的一个工具类,用于在两个线程之间交换数据。它提供了一个同步点,当两个线程都到达这个同步点时,它们可以交换彼此的数据。

特点

  • 工作原理:Exchanger 提供了一个同步点,当两个线程都调用 exchange() 方法时,它们会被阻塞,直到另一个线程也调用了 exchange() 方法。然后,Exchanger 会交换两个线程传递给 exchange() 方法的数据,并让两个线程继续执行。
  • 线程间数据交换:Exchanger 主要用于在线程间交换数据。两个线程可以在 Exchanger 中交换彼此的数据,这对于协作和通信非常有用。
  • 应用场景:Exchanger 可以用于解决生产者-消费者问题,线程间数据传递,以及一些需要线程间协作的场景。例如,一个线程负责生产数据,另一个线程负责消费数据,在它们之间使用 Exchanger 进行数据交换。
  • 特性:Exchanger 是一种线程间同步的机制,可以确保两个线程在同一个同步点上交换数据。它是一种简单而有效的线程协作工具。
  • 使用方法:使用 Exchanger 需要两个线程共同协作。每个线程在需要交换数据时调用 exchange() 方法,并将要交换的数据传递给该方法。当两个线程都调用了 exchange() 方法后,它们会交换数据并继续执行。

二、API

  • Exchanger() 构造方法:
    Exchanger():创建一个新的 Exchanger 对象,用于线程间数据交换。
  • exchange(V x) 方法:
    V exchange(V x) throws InterruptedException:将当前线程的数据 x 与另一个线程交换,并返回另一个线程传递过来的数据。如果另一个线程还没有调用 exchange() 方法,则当前线程会被阻塞,直到另一个线程也调用了 exchange() 方法。如果线程在等待过程中被中断,则会抛出 InterruptedException 异常。
  • exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit) 方法:
    V exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, TimeoutException:与上述方法类似,但是可以设置超时时间,如果在指定的时间内另一个线程还没有调用 exchange() 方法,则会抛出 TimeoutException 异常。
  • toString() 方法:
    String toString():返回 Exchanger 对象的字符串表示形式,通常包括类名和哈希码值。

三、使用

3.1 demo1

小红和小明进行正常交易

    public static void test1() {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
        Thread ming = new Thread(() -> {
            try {
                String mingData = "商品A";
                System.out.println("小明有:" + mingData);
                String redData = exchanger.exchange(mingData);
                System.out.println("小明收到:" + redData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread hong = new Thread(() -> {
            try {
                String hongData = "商品B";
                System.out.println("小红有:" + hongData);
                String mingData = exchanger.exchange(hongData);
                System.out.println("小红收到:" + mingData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        ming.start();
        hong.start();
    }

输出:交换成功
在这里插入图片描述

3.2 demo2

此时暗恋小红的小刚看不惯了,以为他俩在进行不正常交易,他也要凑进来交易

    public static void test1() {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
        Thread ming = new Thread(() -> {
            try {
                String mingData = "商品A";
                System.out.println("小明有:" + mingData);
                String hongData = exchanger.exchange(mingData);
                System.out.println("小明收到:" + hongData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread hong = new Thread(() -> {
            try {
                String hongData = "商品B";
                System.out.println("小红有:" + hongData);
                String mingData = exchanger.exchange(hongData);
                System.out.println("小红收到:" + mingData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread gang = new Thread(() -> {
            try {
                String gangData = "商品C";
                System.out.println("小刚有:" + gangData);
                String elseData = exchanger.exchange(gangData);
                System.out.println("小刚收到:" + elseData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        ming.start();
        hong.start();
        gang.start();
    }

输出:小刚替代小红和小明进行了交易,导致小红没有进行交易。小刚你要干什么?!
在这里插入图片描述
结论:上述代码可以看到,使用Exchanger,三个(奇数)线程会导致其中一个没有交换成功。

3.3 demo3

暗恋小明的小花发现他们多人交易,鼓起勇气也插进队伍来进行交易

 public static void test1() {
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
        Thread ming = new Thread(() -> {
            try {
                String mingData = "小明的商品A";
                System.out.println("小明有:" + mingData);
                String hongData = exchanger.exchange(mingData);
                System.out.println("小明收到:" + hongData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread hong = new Thread(() -> {
            try {
                String hongData = "小红的商品B";
                System.out.println("小红有:" + hongData);
                String mingData = exchanger.exchange(hongData);
                System.out.println("小红收到:" + mingData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread gang = new Thread(() -> {
            try {
                String gangData = "小刚的商品C";
                System.out.println("小刚有:" + gangData);
                String elseData = exchanger.exchange(gangData);
                System.out.println("小刚收到:" + elseData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread hua = new Thread(() -> {
            try {
                String huaData = "小花的商品D";
                System.out.println("小花有:" + huaData);
                String elseData = exchanger.exchange(huaData);
                System.out.println("小花收到:" + elseData);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        ming.start();
        hong.start();
        gang.start();
        hua.start();
    }       

输出:有情人终成眷属!
在这里插入图片描述

正经点:

Exchanger 类通常是用于成对线程之间的数据交换。在使用 Exchanger 进行数据交换时,通常需要两个线程同时调用 exchange() 方法来进行数据交换。每个线程都会等待另一个线程到达交换点,然后彼此交换数据。

四、应用场景

Exchanger 类适用于需要两个线程之间进行数据交换的场景:

  • 协同工作:当两个线程需要协同工作,并且彼此需要交换数据时,可以使用 Exchanger 来实现数据的安全交换。
  • 生产者-消费者模式:在生产者-消费者模式中,生产者线程生成数据,消费者线程消费数据。通过 Exchanger,生产者和消费者线程可以安全地交换数据。
  • 数据校验:在某些情况下,两个线程各自生成一部分数据,然后需要对彼此生成的数据进行校验。Exchanger 可以用来交换数据并进行校验。
  • 并行计算:在并行计算中,不同线程可能需要共享计算结果或中间数据。Exchanger 可以用来在不同线程之间传递计算结果。
  • 任务分配:在任务分配场景中,主线程可能需要将任务分配给不同的工作线程,并等待工作线程完成任务后再继续执行。Exchanger 可以用来在主线程和工作线程之间进行任务分配和结果交换。

在这里插入图片描述

<think>嗯,用户想了解Excel中的VLOOKUP函数的用法和参数含义。首先,我需要回忆一下VLOOKUP的基本结构。VLOOKUP是垂直查找函数,用于在表格的首列查找指定的值,然后返回该行中指定列的数据。它的四个参数分别是查找值、表格范围、列索引号和匹配模式。 接下来,我得确认每个参数的具体作用。第一个参数是lookup_value,也就是用户要查找的值,比如产品ID或者姓名。第二个参数是table_array,即查找的范围,这里要注意的是,查找值必须位于这个范围的第一列,否则函数无法正确工作。第三个参数是col_index_num,也就是用户想要返回的数据在表格范围中的第几列,这个列数是从表格范围的第一列开始算起的,不是整个工作表的列。第四个参数是range_lookup,决定是精确匹配还是近似匹配,通常用FALSE或0来指定精确匹配,避免错误。 然后,用户可能需要一个具体的例子来理解如何使用。比如,假设有一个产品价格表,用户想根据产品ID查找对应的价格。这时候,VLOOKUP就可以在ID列查找,然后返回价格列的数据。同时,要提醒用户注意表格范围最好使用绝对引用,比如$A$2:$C$100,这样在拖动公式时范围不会变化。 可能遇到的问题也需要考虑。比如,如果查找值不在表格的第一列,或者列索引号超过了表格的列数,函数会返回错误。此外,数据格式不一致也可能导致问题,比如查找值是数字,而表格中是文本格式的数字,这时候需要统一格式。还有,当出现#N/A错误时,可能是查找值不存在,或者匹配模式设置不正确,需要检查参数是否正确。 用户可能还会问到如何避免常见的错误,比如部分数据匹配出错的情况。这时候需要检查是否有多余的空格,或者数据格式不一致,或者表格范围没有锁定导致拖动时偏移。此外,XLOOKUP作为VLOOKUP的升级版,可能在某些情况下更方便,比如可以向左查找或者返回多列数据,这也是可以提及的内容。 最后,整理步骤,从基础语法到参数说明,再到具体案例,逐步引导用户理解如何使用VLOOKUP函数。同时,提供常见错误和解决方法,帮助用户在实际应用中避免问题。如果有必要,还可以比较VLOOKUP和其他查找函数的区别,比如HLOOKUP或XLOOKUP,但根据用户的问题,主要集中在VLOOKUP本身即可。</think>### Excel VLOOKUP函数详解 #### 一、基础语法与参数说明 VLOOKUP函数的语法为: $$=VLOOKUP(lookup\_value, table\_array, col\_index\_num, [range\_lookup])$$ 包含4个参数: 1. **lookup_value**(必填):要查找的值(如单元格引用或具体值) 2. **table_array**(必填):包含数据的表格范围(必须包含查找列和返回列) 3. **col_index_num**(必填):返回值所在列的序号(从table_array第一列开始计数) 4. **range_lookup**(可选):匹配类型 - `TRUE`/`1`:近似匹配(默认值,需数据升序排列) - `FALSE`/`0`:精确匹配(常用选项) [^1][^2] #### 二、使用步骤演示(工资表查询案例) 假设需要根据员工编号查询工资: 1. 建立查询单元格(如`B12`) 2. 输入公式: ```excel =VLOOKUP(A12, $A$2:$D$100, 4, 0) ``` - `A12`:待查询的员工编号 - `$A$2:$D$100`:锁定数据区域(绝对引用) - `4`:返回第4列(工资列) - `0`:精确匹配 [^2][^3] #### 三、常见错误与解决方法 | 错误现象 | 原因 | 解决方案 | |---------|------|---------| | #N/A | 查找值不存在 | 检查数据源或改用`IFERROR`容错 | | #REF! | 列序号超出范围 | 确认col_index_num ≤ 表格列数 | | 部分匹配失败 | 数据格式不一致 | 统一数值/文本格式 | | 结果错位 | 表格未锁定 | 使用`$`符号固定区域引用 | [^3][^4] #### 四、进阶技巧 1. **多条件查询**: 使用辅助列合并多个条件字段 ```excel =VLOOKUP(A2&B2, $D$2:$F$100, 3, 0) ``` 2. **通配符匹配**: `"*"`匹配任意字符,`"?"`匹配单个字符 ```excel =VLOOKUP("张*", $A$2:$C$100, 3, 0) ``` 3. **跨表查询**: 引用其他工作表数据 ```excel =VLOOKUP(A2, Sheet2!$A$2:$D$100, 4, 0) ``` [^1][^4]
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