OSDN Git Service

Merged gcj-eclipse branch to trunk.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libjava / classpath / external / jsr166 / java / util / concurrent / Exchanger.java
1 /*
2  * Written by Doug Lea, Bill Scherer, and Michael Scott with
3  * assistance from members of JCP JSR-166 Expert Group and released to
4  * the public domain, as explained at
5  * http://creativecommons.org/licenses/publicdomain
6  */
7
8 package java.util.concurrent;
9 import java.util.concurrent.atomic.*;
10 import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
11
12 /**
13  * A synchronization point at which threads can pair and swap elements
14  * within pairs.  Each thread presents some object on entry to the
15  * {@link #exchange exchange} method, matches with a partner thread,
16  * and receives its partner's object on return.  An Exchanger may be
17  * viewed as a bidirectional form of a {@link SynchronousQueue}.
18  * Exchangers may be useful in applications such as genetic algorithms
19  * and pipeline designs.
20  *
21  * <p><b>Sample Usage:</b>
22  * Here are the highlights of a class that uses an {@code Exchanger}
23  * to swap buffers between threads so that the thread filling the
24  * buffer gets a freshly emptied one when it needs it, handing off the
25  * filled one to the thread emptying the buffer.
26  * <pre>{@code
27  * class FillAndEmpty {
28  *   Exchanger<DataBuffer> exchanger = new Exchanger<DataBuffer>();
29  *   DataBuffer initialEmptyBuffer = ... a made-up type
30  *   DataBuffer initialFullBuffer = ...
31  *
32  *   class FillingLoop implements Runnable {
33  *     public void run() {
34  *       DataBuffer currentBuffer = initialEmptyBuffer;
35  *       try {
36  *         while (currentBuffer != null) {
37  *           addToBuffer(currentBuffer);
38  *           if (currentBuffer.isFull())
39  *             currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
40  *         }
41  *       } catch (InterruptedException ex) { ... handle ... }
42  *     }
43  *   }
44  *
45  *   class EmptyingLoop implements Runnable {
46  *     public void run() {
47  *       DataBuffer currentBuffer = initialFullBuffer;
48  *       try {
49  *         while (currentBuffer != null) {
50  *           takeFromBuffer(currentBuffer);
51  *           if (currentBuffer.isEmpty())
52  *             currentBuffer = exchanger.exchange(currentBuffer);
53  *         }
54  *       } catch (InterruptedException ex) { ... handle ...}
55  *     }
56  *   }
57  *
58  *   void start() {
59  *     new Thread(new FillingLoop()).start();
60  *     new Thread(new EmptyingLoop()).start();
61  *   }
62  * }
63  * }</pre>
64  *
65  * <p>Memory consistency effects: For each pair of threads that
66  * successfully exchange objects via an {@code Exchanger}, actions
67  * prior to the {@code exchange()} in each thread
68  * <a href="package-summary.html#MemoryVisibility"><i>happen-before</i></a>
69  * those subsequent to a return from the corresponding {@code exchange()}
70  * in the other thread.
71  *
72  * @since 1.5
73  * @author Doug Lea and Bill Scherer and Michael Scott
74  * @param <V> The type of objects that may be exchanged
75  */
76 public class Exchanger<V> {
77     /*
78      * Algorithm Description:
79      *
80      * The basic idea is to maintain a "slot", which is a reference to
81      * a Node containing both an Item to offer and a "hole" waiting to
82      * get filled in.  If an incoming "occupying" thread sees that the
83      * slot is null, it CAS'es (compareAndSets) a Node there and waits
84      * for another to invoke exchange.  That second "fulfilling" thread
85      * sees that the slot is non-null, and so CASes it back to null,
86      * also exchanging items by CASing the hole, plus waking up the
87      * occupying thread if it is blocked.  In each case CAS'es may
88      * fail because a slot at first appears non-null but is null upon
89      * CAS, or vice-versa.  So threads may need to retry these
90      * actions.
91      *
92      * This simple approach works great when there are only a few
93      * threads using an Exchanger, but performance rapidly
94      * deteriorates due to CAS contention on the single slot when
95      * there are lots of threads using an exchanger.  So instead we use
96      * an "arena"; basically a kind of hash table with a dynamically
97      * varying number of slots, any one of which can be used by
98      * threads performing an exchange.  Incoming threads pick slots
99      * based on a hash of their Thread ids.  If an incoming thread
100      * fails to CAS in its chosen slot, it picks an alternative slot
101      * instead.  And similarly from there.  If a thread successfully
102      * CASes into a slot but no other thread arrives, it tries
103      * another, heading toward the zero slot, which always exists even
104      * if the table shrinks.  The particular mechanics controlling this
105      * are as follows:
106      *
107      * Waiting: Slot zero is special in that it is the only slot that
108      * exists when there is no contention.  A thread occupying slot
109      * zero will block if no thread fulfills it after a short spin.
110      * In other cases, occupying threads eventually give up and try
111      * another slot.  Waiting threads spin for a while (a period that
112      * should be a little less than a typical context-switch time)
113      * before either blocking (if slot zero) or giving up (if other
114      * slots) and restarting.  There is no reason for threads to block
115      * unless there are unlikely to be any other threads present.
116      * Occupants are mainly avoiding memory contention so sit there
117      * quietly polling for a shorter period than it would take to
118      * block and then unblock them.  Non-slot-zero waits that elapse
119      * because of lack of other threads waste around one extra
120      * context-switch time per try, which is still on average much
121      * faster than alternative approaches.
122      *
123      * Sizing: Usually, using only a few slots suffices to reduce
124      * contention.  Especially with small numbers of threads, using
125      * too many slots can lead to just as poor performance as using
126      * too few of them, and there's not much room for error.  The
127      * variable "max" maintains the number of slots actually in
128      * use.  It is increased when a thread sees too many CAS
129      * failures.  (This is analogous to resizing a regular hash table
130      * based on a target load factor, except here, growth steps are
131      * just one-by-one rather than proportional.)  Growth requires
132      * contention failures in each of three tried slots.  Requiring
133      * multiple failures for expansion copes with the fact that some
134      * failed CASes are not due to contention but instead to simple
135      * races between two threads or thread pre-emptions occurring
136      * between reading and CASing.  Also, very transient peak
137      * contention can be much higher than the average sustainable
138      * levels.  The max limit is decreased on average 50% of the times
139      * that a non-slot-zero wait elapses without being fulfilled.
140      * Threads experiencing elapsed waits move closer to zero, so
141      * eventually find existing (or future) threads even if the table
142      * has been shrunk due to inactivity.  The chosen mechanics and
143      * thresholds for growing and shrinking are intrinsically
144      * entangled with indexing and hashing inside the exchange code,
145      * and can't be nicely abstracted out.
146      *
147      * Hashing: Each thread picks its initial slot to use in accord
148      * with a simple hashcode.  The sequence is the same on each
149      * encounter by any given thread, but effectively random across
150      * threads.  Using arenas encounters the classic cost vs quality
151      * tradeoffs of all hash tables.  Here, we use a one-step FNV-1a
152      * hash code based on the current thread's Thread.getId(), along
153      * with a cheap approximation to a mod operation to select an
154      * index.  The downside of optimizing index selection in this way
155      * is that the code is hardwired to use a maximum table size of
156      * 32.  But this value more than suffices for known platforms and
157      * applications.
158      *
159      * Probing: On sensed contention of a selected slot, we probe
160      * sequentially through the table, analogously to linear probing
161      * after collision in a hash table.  (We move circularly, in
162      * reverse order, to mesh best with table growth and shrinkage
163      * rules.)  Except that to minimize the effects of false-alarms
164      * and cache thrashing, we try the first selected slot twice
165      * before moving.
166      *
167      * Padding: Even with contention management, slots are heavily
168      * contended, so use cache-padding to avoid poor memory
169      * performance.  Because of this, slots are lazily constructed
170      * only when used, to avoid wasting this space unnecessarily.
171      * While isolation of locations is not much of an issue at first
172      * in an application, as time goes on and garbage-collectors
173      * perform compaction, slots are very likely to be moved adjacent
174      * to each other, which can cause much thrashing of cache lines on
175      * MPs unless padding is employed.
176      *
177      * This is an improvement of the algorithm described in the paper
178      * "A Scalable Elimination-based Exchange Channel" by William
179      * Scherer, Doug Lea, and Michael Scott in Proceedings of SCOOL05
180      * workshop.  Available at: http://hdl.handle.net/1802/2104
181      */
182
183     /** The number of CPUs, for sizing and spin control */
184     private static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
185
186     /**
187      * The capacity of the arena.  Set to a value that provides more
188      * than enough space to handle contention.  On small machines
189      * most slots won't be used, but it is still not wasted because
190      * the extra space provides some machine-level address padding
191      * to minimize interference with heavily CAS'ed Slot locations.
192      * And on very large machines, performance eventually becomes
193      * bounded by memory bandwidth, not numbers of threads/CPUs.
194      * This constant cannot be changed without also modifying
195      * indexing and hashing algorithms.
196      */
197     private static final int CAPACITY = 32;
198
199     /**
200      * The value of "max" that will hold all threads without
201      * contention.  When this value is less than CAPACITY, some
202      * otherwise wasted expansion can be avoided.
203      */
204     private static final int FULL =
205         Math.max(0, Math.min(CAPACITY, NCPU / 2) - 1);
206
207     /**
208      * The number of times to spin (doing nothing except polling a
209      * memory location) before blocking or giving up while waiting to
210      * be fulfilled.  Should be zero on uniprocessors.  On
211      * multiprocessors, this value should be large enough so that two
212      * threads exchanging items as fast as possible block only when
213      * one of them is stalled (due to GC or preemption), but not much
214      * longer, to avoid wasting CPU resources.  Seen differently, this
215      * value is a little over half the number of cycles of an average
216      * context switch time on most systems.  The value here is
217      * approximately the average of those across a range of tested
218      * systems.
219      */
220     private static final int SPINS = (NCPU == 1) ? 0 : 2000;
221
222     /**
223      * The number of times to spin before blocking in timed waits.
224      * Timed waits spin more slowly because checking the time takes
225      * time.  The best value relies mainly on the relative rate of
226      * System.nanoTime vs memory accesses.  The value is empirically
227      * derived to work well across a variety of systems.
228      */
229     private static final int TIMED_SPINS = SPINS / 20;
230
231     /**
232      * Sentinel item representing cancellation of a wait due to
233      * interruption, timeout, or elapsed spin-waits.  This value is
234      * placed in holes on cancellation, and used as a return value
235      * from waiting methods to indicate failure to set or get hole.
236      */
237     private static final Object CANCEL = new Object();
238
239     /**
240      * Value representing null arguments/returns from public
241      * methods.  This disambiguates from internal requirement that
242      * holes start out as null to mean they are not yet set.
243      */
244     private static final Object NULL_ITEM = new Object();
245
246     /**
247      * Nodes hold partially exchanged data.  This class
248      * opportunistically subclasses AtomicReference to represent the
249      * hole.  So get() returns hole, and compareAndSet CAS'es value
250      * into hole.  This class cannot be parameterized as "V" because
251      * of the use of non-V CANCEL sentinels.
252      */
253     private static final class Node extends AtomicReference<Object> {
254         /** The element offered by the Thread creating this node. */
255         public final Object item;
256
257         /** The Thread waiting to be signalled; null until waiting. */
258         public volatile Thread waiter;
259
260         /**
261          * Creates node with given item and empty hole.
262          * @param item the item
263          */
264         public Node(Object item) {
265             this.item = item;
266         }
267     }
268
269     /**
270      * A Slot is an AtomicReference with heuristic padding to lessen
271      * cache effects of this heavily CAS'ed location.  While the
272      * padding adds noticeable space, all slots are created only on
273      * demand, and there will be more than one of them only when it
274      * would improve throughput more than enough to outweigh using
275      * extra space.
276      */
277     private static final class Slot extends AtomicReference<Object> {
278         // Improve likelihood of isolation on <= 64 byte cache lines
279         long q0, q1, q2, q3, q4, q5, q6, q7, q8, q9, qa, qb, qc, qd, qe;
280     }
281
282     /**
283      * Slot array.  Elements are lazily initialized when needed.
284      * Declared volatile to enable double-checked lazy construction.
285      */
286     private volatile Slot[] arena = new Slot[CAPACITY];
287
288     /**
289      * The maximum slot index being used.  The value sometimes
290      * increases when a thread experiences too many CAS contentions,
291      * and sometimes decreases when a spin-wait elapses.  Changes
292      * are performed only via compareAndSet, to avoid stale values
293      * when a thread happens to stall right before setting.
294      */
295     private final AtomicInteger max = new AtomicInteger();
296
297     /**
298      * Main exchange function, handling the different policy variants.
299      * Uses Object, not "V" as argument and return value to simplify
300      * handling of sentinel values.  Callers from public methods decode
301      * and cast accordingly.
302      *
303      * @param item the (non-null) item to exchange
304      * @param timed true if the wait is timed
305      * @param nanos if timed, the maximum wait time
306      * @return the other thread's item, or CANCEL if interrupted or timed out
307      */
308     private Object doExchange(Object item, boolean timed, long nanos) {
309         Node me = new Node(item);                 // Create in case occupying
310         int index = hashIndex();                  // Index of current slot
311         int fails = 0;                            // Number of CAS failures
312
313         for (;;) {
314             Object y;                             // Contents of current slot
315             Slot slot = arena[index];
316             if (slot == null)                     // Lazily initialize slots
317                 createSlot(index);                // Continue loop to reread
318             else if ((y = slot.get()) != null &&  // Try to fulfill
319                      slot.compareAndSet(y, null)) {
320                 Node you = (Node)y;               // Transfer item
321                 if (you.compareAndSet(null, item)) {
322                     LockSupport.unpark(you.waiter);
323                     return you.item;
324                 }                                 // Else cancelled; continue
325             }
326             else if (y == null &&                 // Try to occupy
327                      slot.compareAndSet(null, me)) {
328                 if (index == 0)                   // Blocking wait for slot 0
329                     return timed? awaitNanos(me, slot, nanos): await(me, slot);
330                 Object v = spinWait(me, slot);    // Spin wait for non-0
331                 if (v != CANCEL)
332                     return v;
333                 me = new Node(item);              // Throw away cancelled node
334                 int m = max.get();
335                 if (m > (index >>>= 1))           // Decrease index
336                     max.compareAndSet(m, m - 1);  // Maybe shrink table
337             }
338             else if (++fails > 1) {               // Allow 2 fails on 1st slot
339                 int m = max.get();
340                 if (fails > 3 && m < FULL && max.compareAndSet(m, m + 1))
341                     index = m + 1;                // Grow on 3rd failed slot
342                 else if (--index < 0)
343                     index = m;                    // Circularly traverse
344             }
345         }
346     }
347
348     /**
349      * Returns a hash index for the current thread.  Uses a one-step
350      * FNV-1a hash code (http://www.isthe.com/chongo/tech/comp/fnv/)
351      * based on the current thread's Thread.getId().  These hash codes
352      * have more uniform distribution properties with respect to small
353      * moduli (here 1-31) than do other simple hashing functions.
354      *
355      * <p>To return an index between 0 and max, we use a cheap
356      * approximation to a mod operation, that also corrects for bias
357      * due to non-power-of-2 remaindering (see {@link
358      * java.util.Random#nextInt}).  Bits of the hashcode are masked
359      * with "nbits", the ceiling power of two of table size (looked up
360      * in a table packed into three ints).  If too large, this is
361      * retried after rotating the hash by nbits bits, while forcing new
362      * top bit to 0, which guarantees eventual termination (although
363      * with a non-random-bias).  This requires an average of less than
364      * 2 tries for all table sizes, and has a maximum 2% difference
365      * from perfectly uniform slot probabilities when applied to all
366      * possible hash codes for sizes less than 32.
367      *
368      * @return a per-thread-random index, 0 <= index < max
369      */
370     private final int hashIndex() {
371         long id = Thread.currentThread().getId();
372         int hash = (((int)(id ^ (id >>> 32))) ^ 0x811c9dc5) * 0x01000193;
373
374         int m = max.get();
375         int nbits = (((0xfffffc00  >> m) & 4) | // Compute ceil(log2(m+1))
376                      ((0x000001f8 >>> m) & 2) | // The constants hold
377                      ((0xffff00f2 >>> m) & 1)); // a lookup table
378         int index;
379         while ((index = hash & ((1 << nbits) - 1)) > m)       // May retry on
380             hash = (hash >>> nbits) | (hash << (33 - nbits)); // non-power-2 m
381         return index;
382     }
383
384     /**
385      * Creates a new slot at given index.  Called only when the slot
386      * appears to be null.  Relies on double-check using builtin
387      * locks, since they rarely contend.  This in turn relies on the
388      * arena array being declared volatile.
389      *
390      * @param index the index to add slot at
391      */
392     private void createSlot(int index) {
393         // Create slot outside of lock to narrow sync region
394         Slot newSlot = new Slot();
395         Slot[] a = arena;
396         synchronized (a) {
397             if (a[index] == null)
398                 a[index] = newSlot;
399         }
400     }
401
402     /**
403      * Tries to cancel a wait for the given node waiting in the given
404      * slot, if so, helping clear the node from its slot to avoid
405      * garbage retention.
406      *
407      * @param node the waiting node
408      * @param the slot it is waiting in
409      * @return true if successfully cancelled
410      */
411     private static boolean tryCancel(Node node, Slot slot) {
412         if (!node.compareAndSet(null, CANCEL))
413             return false;
414         if (slot.get() == node) // pre-check to minimize contention
415             slot.compareAndSet(node, null);
416         return true;
417     }
418
419     // Three forms of waiting. Each just different enough not to merge
420     // code with others.
421
422     /**
423      * Spin-waits for hole for a non-0 slot.  Fails if spin elapses
424      * before hole filled.  Does not check interrupt, relying on check
425      * in public exchange method to abort if interrupted on entry.
426      *
427      * @param node the waiting node
428      * @return on success, the hole; on failure, CANCEL
429      */
430     private static Object spinWait(Node node, Slot slot) {
431         int spins = SPINS;
432         for (;;) {
433             Object v = node.get();
434             if (v != null)
435                 return v;
436             else if (spins > 0)
437                 --spins;
438             else
439                 tryCancel(node, slot);
440         }
441     }
442
443     /**
444      * Waits for (by spinning and/or blocking) and gets the hole
445      * filled in by another thread.  Fails if interrupted before
446      * hole filled.
447      *
448      * When a node/thread is about to block, it sets its waiter field
449      * and then rechecks state at least one more time before actually
450      * parking, thus covering race vs fulfiller noticing that waiter
451      * is non-null so should be woken.
452      *
453      * Thread interruption status is checked only surrounding calls to
454      * park.  The caller is assumed to have checked interrupt status
455      * on entry.
456      *
457      * @param node the waiting node
458      * @return on success, the hole; on failure, CANCEL
459      */
460     private static Object await(Node node, Slot slot) {
461         Thread w = Thread.currentThread();
462         int spins = SPINS;
463         for (;;) {
464             Object v = node.get();
465             if (v != null)
466                 return v;
467             else if (spins > 0)                 // Spin-wait phase
468                 --spins;
469             else if (node.waiter == null)       // Set up to block next
470                 node.waiter = w;
471             else if (w.isInterrupted())         // Abort on interrupt
472                 tryCancel(node, slot);
473             else                                // Block
474                 LockSupport.park(node);
475         }
476     }
477
478     /**
479      * Waits for (at index 0) and gets the hole filled in by another
480      * thread.  Fails if timed out or interrupted before hole filled.
481      * Same basic logic as untimed version, but a bit messier.
482      *
483      * @param node the waiting node
484      * @param nanos the wait time
485      * @return on success, the hole; on failure, CANCEL
486      */
487     private Object awaitNanos(Node node, Slot slot, long nanos) {
488         int spins = TIMED_SPINS;
489         long lastTime = 0;
490         Thread w = null;
491         for (;;) {
492             Object v = node.get();
493             if (v != null)
494                 return v;
495             long now = System.nanoTime();
496             if (w == null)
497                 w = Thread.currentThread();
498             else
499                 nanos -= now - lastTime;
500             lastTime = now;
501             if (nanos > 0) {
502                 if (spins > 0)
503                     --spins;
504                 else if (node.waiter == null)
505                     node.waiter = w;
506                 else if (w.isInterrupted())
507                     tryCancel(node, slot);
508                 else
509                     LockSupport.parkNanos(node, nanos);
510             }
511             else if (tryCancel(node, slot) && !w.isInterrupted())
512                 return scanOnTimeout(node);
513         }
514     }
515
516     /**
517      * Sweeps through arena checking for any waiting threads.  Called
518      * only upon return from timeout while waiting in slot 0.  When a
519      * thread gives up on a timed wait, it is possible that a
520      * previously-entered thread is still waiting in some other
521      * slot.  So we scan to check for any.  This is almost always
522      * overkill, but decreases the likelihood of timeouts when there
523      * are other threads present to far less than that in lock-based
524      * exchangers in which earlier-arriving threads may still be
525      * waiting on entry locks.
526      *
527      * @param node the waiting node
528      * @return another thread's item, or CANCEL
529      */
530     private Object scanOnTimeout(Node node) {
531         Object y;
532         for (int j = arena.length - 1; j >= 0; --j) {
533             Slot slot = arena[j];
534             if (slot != null) {
535                 while ((y = slot.get()) != null) {
536                     if (slot.compareAndSet(y, null)) {
537                         Node you = (Node)y;
538                         if (you.compareAndSet(null, node.item)) {
539                             LockSupport.unpark(you.waiter);
540                             return you.item;
541                         }
542                     }
543                 }
544             }
545         }
546         return CANCEL;
547     }
548
549     /**
550      * Creates a new Exchanger.
551      */
552     public Exchanger() {
553     }
554
555     /**
556      * Waits for another thread to arrive at this exchange point (unless
557      * the current thread is {@linkplain Thread#interrupt interrupted}),
558      * and then transfers the given object to it, receiving its object
559      * in return.
560      *
561      * <p>If another thread is already waiting at the exchange point then
562      * it is resumed for thread scheduling purposes and receives the object
563      * passed in by the current thread.  The current thread returns immediately,
564      * receiving the object passed to the exchange by that other thread.
565      *
566      * <p>If no other thread is already waiting at the exchange then the
567      * current thread is disabled for thread scheduling purposes and lies
568      * dormant until one of two things happens:
569      * <ul>
570      * <li>Some other thread enters the exchange; or
571      * <li>Some other thread {@linkplain Thread#interrupt interrupts} the current
572      * thread.
573      * </ul>
574      * <p>If the current thread:
575      * <ul>
576      * <li>has its interrupted status set on entry to this method; or
577      * <li>is {@linkplain Thread#interrupt interrupted} while waiting
578      * for the exchange,
579      * </ul>
580      * then {@link InterruptedException} is thrown and the current thread's
581      * interrupted status is cleared.
582      *
583      * @param x the object to exchange
584      * @return the object provided by the other thread
585      * @throws InterruptedException if the current thread was
586      *         interrupted while waiting
587      */
588     public V exchange(V x) throws InterruptedException {
589         if (!Thread.interrupted()) {
590             Object v = doExchange(x == null? NULL_ITEM : x, false, 0);
591             if (v == NULL_ITEM)
592                 return null;
593             if (v != CANCEL)
594                 return (V)v;
595             Thread.interrupted(); // Clear interrupt status on IE throw
596         }
597         throw new InterruptedException();
598     }
599
600     /**
601      * Waits for another thread to arrive at this exchange point (unless
602      * the current thread is {@linkplain Thread#interrupt interrupted} or
603      * the specified waiting time elapses), and then transfers the given
604      * object to it, receiving its object in return.
605      *
606      * <p>If another thread is already waiting at the exchange point then
607      * it is resumed for thread scheduling purposes and receives the object
608      * passed in by the current thread.  The current thread returns immediately,
609      * receiving the object passed to the exchange by that other thread.
610      *
611      * <p>If no other thread is already waiting at the exchange then the
612      * current thread is disabled for thread scheduling purposes and lies
613      * dormant until one of three things happens:
614      * <ul>
615      * <li>Some other thread enters the exchange; or
616      * <li>Some other thread {@linkplain Thread#interrupt interrupts}
617      * the current thread; or
618      * <li>The specified waiting time elapses.
619      * </ul>
620      * <p>If the current thread:
621      * <ul>
622      * <li>has its interrupted status set on entry to this method; or
623      * <li>is {@linkplain Thread#interrupt interrupted} while waiting
624      * for the exchange,
625      * </ul>
626      * then {@link InterruptedException} is thrown and the current thread's
627      * interrupted status is cleared.
628      *
629      * <p>If the specified waiting time elapses then {@link
630      * TimeoutException} is thrown.  If the time is less than or equal
631      * to zero, the method will not wait at all.
632      *
633      * @param x the object to exchange
634      * @param timeout the maximum time to wait
635      * @param unit the time unit of the <tt>timeout</tt> argument
636      * @return the object provided by the other thread
637      * @throws InterruptedException if the current thread was
638      *         interrupted while waiting
639      * @throws TimeoutException if the specified waiting time elapses
640      *         before another thread enters the exchange
641      */
642     public V exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)
643         throws InterruptedException, TimeoutException {
644         if (!Thread.interrupted()) {
645             Object v = doExchange(x == null? NULL_ITEM : x,
646                                   true, unit.toNanos(timeout));
647             if (v == NULL_ITEM)
648                 return null;
649             if (v != CANCEL)
650                 return (V)v;
651             if (!Thread.interrupted())
652                 throw new TimeoutException();
653         }
654         throw new InterruptedException();
655     }
656 }