写一个生产者与消费者的线程问题

生产者与消费者问题是一个经典的线程同步问题，在多线程编程中非常常见。下面是一个简单的生产者与消费者的线程问题的实现。

import threading
import time
import random

# 缓冲区大小
BUFFER_SIZE = 10

# 生产者和消费者的数量
NUM_PRODUCERS = 2
NUM_CONSUMERS = 3

# 缓冲区
buffer = []

# 互斥锁和条件变量
lock = threading.Lock()
not_full = threading.Condition(lock)
not_empty = threading.Condition(lock)

# 定义生产者线程
class Producer(threading.Thread):
    def run(self):
        global buffer
        while True:
            # 产生一个随机数作为产品
            item = random.randint(1, 100)
            # 获取锁
            not_full.acquire()
            # 如果缓冲区已满，等待消费者消费
            while len(buffer) == BUFFER_SIZE:
                not_full.wait()
            # 将产品加入缓冲区
            buffer.append(item)
            print("Producer {} produced item {}. Buffer size is {}.".format(self.name, item, len(buffer)))
            # 通知消费者缓冲区不为空
            not_empty.notify()
            # 释放锁
            not_full.release()
            time.sleep(random.random())

# 定义消费者线程
class Consumer(threading.Thread):
    def run(self):
        global buffer
        while True:
            # 获取锁
            not_empty.acquire()
            # 如果缓冲区为空，等待生产者生产
            while len(buffer) == 0:
                not_empty.wait()
            # 从缓冲区取出产品
            item = buffer.pop(0)
            print("Consumer {} consumed item {}. Buffer size is {}.".format(self.name, item, len(buffer)))
            # 通知生产者缓冲区不满
            not_full.notify()
            # 释放锁
            not_empty.release()
            time.sleep(random.random())

# 创建生产者和消费者线程
producers = []
consumers = []
for i in range(NUM_PRODUCERS):
    producers.append(Producer())
for i in range(NUM_CONSUMERS):
    consumers.append(Consumer())

# 启动线程
for t in producers:
    t.start()
for t in consumers:
    t.start()

# 等待线程完成
for t in producers:
    t.join()
for t in consumers:
    t.join()

在上面的代码中，我们定义了一个缓冲区作为生产者和消费者之间的交流通道。生产者线程产生随机数作为产品，将产品加入缓冲区；消费者线程从缓冲区取出产品进行消费。生产者和消费者之间需要进行互斥和同步，保证生产者不会往已满的缓冲区中加入产品，消费者不会从空的缓冲区中取出产品。为了实现互斥和同步，我们使用了一个互斥锁和两个条件变量。当缓冲区已满时，生产者线程等待一个条件变量；当缓冲区为空时，消费者线程等待另一个条件变量。当有产品加入或取出缓冲区时，需要通知等待的线程。这样就能够实现生产者和消费者之间的同步。