C#实现生产者消费者实验

生产者消费者问题是一个经典的多线程问题，其中有一个生产者线程和多个消费者线程共同操作一个共享的队列，生产者线程向队列中添加元素，消费者线程从队列中取出元素进行处理。为了避免竞争条件和死锁等问题，需要在程序中采用一些同步机制。下面是一个基于C#语言实现的生产者消费者实验：

using System;
using System.Threading;

public class Program
{
    private static Queue<int> queue = new Queue<int>(10); //定义一个大小为10的队列
    private static object lockObj = new object(); //定义一个锁对象

    static void Main(string[] args)
    {
        Thread producerThread = new Thread(new ThreadStart(Producer));
        Thread[] consumerThreads = new Thread[5];
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            consumerThreads[i] = new Thread(new ThreadStart(Consumer));
            consumerThreads[i].Start();
        }
        producerThread.Start();
    }

    static void Producer()
    {
        while (true)
        {
            lock (lockObj)
            {
                if (queue.Count < 10)
                {
                    int num = new Random().Next(100);
                    queue.Enqueue(num); //向队列中添加元素
                    Console.WriteLine("生产者线程：{0} 生产了一个元素 {1}，队列中元素个数为{2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, num, queue.Count);
                }
                else
                {
                    Monitor.Wait(lockObj); //如果队列已满，生产者线程进入等待状态
                }
            }
            Thread.Sleep(1000);
            Monitor.PulseAll(lockObj); //通知所有等待的线程有新的元素加入队列
        }
    }

    static void Consumer()
    {
        while (true)
        {
            lock (lockObj)
            {
                if (queue.Count > 0)
                {
                    int num = queue.Dequeue(); //从队列中取出元素
                    Console.WriteLine("消费者线程：{0} 消费了一个元素 {1}，队列中元素个数为{2}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, num, queue.Count);
                }
                else
                {
                    Monitor.Wait(lockObj); //如果队列为空，消费者线程进入等待状态
                }
            }
            Thread.Sleep(1000);
            Monitor.PulseAll(lockObj); //通知所有等待的线程有新的空位可供添加元素
        }
    }
}

在这个实现中，我们使用了一个 `Queue<int>` 类型的队列来保存元素，使用了一个 `lockObj` 对象作为锁对象。生产者线程通过 `Monitor.Wait()` 进入等待状态，直到队列不为空；消费者线程通过 `Monitor.Wait()` 进入等待状态，直到队列不为满。在向队列中添加或者移除元素时，通过 `lock` 语句块保证对队列的访问是原子操作。在添加或移除元素后，我们通过 `Monitor.PulseAll()` 方法通知所有正在等待的线程有新的元素或空位可供操作。