实现一个数据单元，包括学号和姓名两部分。编写两个线程，一个线程往数据单元中写，另一个线程往出读。要求每写一次就往出读一次。

在IT领域，多线程是一种常见的编程模型，用于提高程序的执行效率和并发性。本实验的任务是设计并实现一个数据单元，该单元包含学号和姓名两个字段，并且使用两个线程，一个用于写入数据，另一个用于读取数据。这种设计模式被称为“生产者-消费者”问题，是多线程编程中的经典案例。 我们需要创建一个数据结构来存储学号和姓名。这可以通过定义一个简单的类来实现，例如命名为`StudentInfo`： ```python class StudentInfo: def __init__(self): self.student_id = "" self.name = "" ``` 然后，我们将使用线程来处理写入和读取操作。Python提供了`threading`模块来支持多线程编程。生产者线程（写入线程）负责填充`StudentInfo`对象，而消费者线程（读取线程）则负责读取并处理这些信息。为了确保线程间的同步，我们需要使用锁（`Lock`）来避免数据竞争。数据单元应保持一个全局状态，表示当前是否可读或可写： ```python from threading import Thread, Lock class DataUnit: def __init__(self): self.info = StudentInfo() self.read_lock = Lock() self.write_lock = Lock() # 生产者线程函数 def writer(self, student_id, name): with self.write_lock: self.info.student_id = student_id self.info.name = name self.read_lock.release() # 允许读取线程读取数据 # 消费者线程函数 def reader(self): with self.read_lock: while True: if not self.info.student_id and not self.info.name: # 检查是否有数据 self.write_lock.acquire() # 如果无数据，等待写入线程 else: print(f"学号：{self.info.student_id}, 姓名：{self.info.name}") self.info.student_id = "" # 清空数据，准备下一轮读取 self.write_lock.release() # 允许写入线程写入新数据 ``` 现在，我们可以创建并启动这两个线程。生产者线程将不断写入新的学生信息，而消费者线程则负责及时读取并打印这些信息： ```python def main(): data_unit = DataUnit() producer = Thread(target=data_unit.writer, args=("1001", "张三")) consumer = Thread(target=data_unit.reader) producer.start() consumer.start() producer.join() consumer.join() if __name__ == "__main__": main() ``` 这个实验旨在让学生理解多线程编程的基本概念和线程同步的重要性。通过使用锁来控制对共享资源的访问，可以确保写入和读取操作的正确顺序，防止数据的不一致性和丢失。在实际的软件开发中，多线程和线程同步技术广泛应用于网络服务器、数据库系统以及各种需要并发处理的场景。熟练掌握这些技能对于成为一名优秀的IT专业人员至关重要。