【机试题】队列并发消费问题

编写一个队列，生产者生产消息（消息内容是1,2,3,…,n），消费者消费消息，并将消息打印到控制台。
要求：

1. 生产者以每秒10个的速率生产消息，队列满了后阻塞等待；
2. 队列长度为100；
3. 消费者以每秒1个的速率消费消息；
   生产者和消费者在不同的线程；
4. 起20个消费者线程；
5. 消费者取不到消息的时候阻塞等待；
6. 不能重复消费；

import java.util.concurrent.*;

class Message {
    private final int value;

    public Message(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}

class Producer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<Message> queue;

    public Producer(BlockingQueue<Message> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
                Message message = new Message(i);
                queue.put(message);
                System.out.println("Produced: " + message.getValue());
                Thread.sleep(100); // 生产者以每秒10个的速率生产消息
                synchronized (this) {
                    while (queue.remainingCapacity() == 0) {
                        wait();
                    }
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class Consumer implements Runnable {
    private final BlockingQueue<Message> queue;
    private final Semaphore semaphore;

    public Consumer(BlockingQueue<Message> queue, Semaphore semaphore) {
        this.queue = queue;
        this.semaphore = semaphore;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                Message message = queue.take(); // 取不到消息时阻塞等待
                System.out.println("Consumed: " + message.getValue());
                semaphore.acquire(); // 不能重复消费，使用信号量控制消费者数量
                Thread.sleep(1000); // 消费者以每秒1个的速率消费消息
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release(); // 释放信号量，允许其他消费者继续消费
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int numConsumers = 20; // 起20个消费者线程
        Semaphore semaphore = new Semaphore(numConsumers); // 控制消费者数量
        BlockingQueue<Message> queue = new LinkedBlockingQueue<>(100); // 队列长度为100
        Producer producer = new Producer(queue); // 生产者线程
        for (int i = 0; i < numConsumers; i++) { // 创建20个消费者线程并启动它们
            new Thread(new Consumer(queue, semaphore)).start(); // 消费者线程，取不到消息时阻塞等待，不能重复消费，每秒消费1个消息，最多同时有20个消费者线程在运行。
        } // 启动生产者线程，每秒生产10个消息，队列满后阻塞等待。生产者和消费者在不同的线程中运行。
    }
}