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c#题例-2025-06-10 03:35:43

好的!以下是一道专家级别的 C# 程序员逻辑面试题,涉及到多线程、并发控制和性能优化方面的知识:

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### 面试题:实现一个高效的生产者-消费者模型

**问题描述:**

你需要实现一个线程安全的生产者-消费者模型,其中生产者线程负责向缓冲区中添加数据,而消费者线程负责从缓冲区中取出数据。为了提高性能,缓冲区应该支持多个生产者和多个消费者同时操作。

要求:
1. 缓冲区的大小是有限的(例如最大容量为 10)。
2. 当缓冲区已满时,生产者线程必须等待,直到有空间可用。
3. 当缓冲区为空时,消费者线程必须等待,直到有数据可用。
4. 使用 `lock` 或 `Monitor` 来确保线程安全。
5. 尽量减少锁的粒度,以提高并发性能。
6. 可选:使用 `Task` 和 `async/await` 来模拟生产者和消费者的异步行为。

**额外挑战:**
- 实现一个机制,允许消费者在一定时间内没有收到新数据时自动退出。
- 如果可能,使用 `ConcurrentQueue` 或其他高级集合来优化实现。

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### 示例代码框架(供参考)

```csharp
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;

class ProducerConsumer
{
private readonly object _lock = new object();
private readonly ConcurrentQueue _buffer = new ConcurrentQueue();
private const int MaxBufferSize = 10;

public void Produce(int item)
{
// 生产者逻辑:当缓冲区已满时等待
}

public int Consume()
{
// 消费者逻辑:当缓冲区为空时等待
return 0;
}

public static void Main(string[] args)
{
ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer();

// 启动多个生产者和消费者线程
Thread producerThread1 = new Thread(() => { /* 生产逻辑 */ });
Thread consumerThread1 = new Thread(() => { /* 消费逻辑 */ });

producerThread1.Start();
consumerThread1.Start();

producerThread1.Join();
consumerThread1.Join();
}
}
```

---

### 提示:
- 考虑如何避免死锁和资源竞争。
- 使用条件变量(如 `Monitor.Wait` 和 `Monitor.Pulse`)来通知线程状态的变化。
- 分析不同实现方式的性能差异,例如 `lock` 与 `SemaphoreSlim` 的对比。

希望这道题目能够充分考验候选人的多线程编程能力和逻辑思维!

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