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c#题例-2025-06-12 02:38:49

好的!以下是一道专家级别的 C# 程序员逻辑面试题,涉及多线程、并发控制和性能优化等高级主题:

---

### **题目:实现一个线程安全的有界阻塞队列**

要求实现一个线程安全的有界阻塞队列(Bounded Blocking Queue),支持以下功能:

1. **入队操作** (`Enqueue`):将元素加入队列。如果队列已满,则阻塞当前线程,直到有空间可用。
2. **出队操作** (`Dequeue`):从队列中移除并返回一个元素。如果队列为空,则阻塞当前线程,直到有元素可用。
3. **队列容量限制**:队列的最大容量为 `N`,当队列达到最大容量时,不能再插入新元素,除非有元素被移除。

你需要考虑以下几点:
- 使用 C# 提供的同步机制(如 `Monitor`、`lock`、`SemaphoreSlim` 或 `BlockingCollection`)来确保线程安全。
- 避免死锁或资源竞争问题。
- 优化性能,尽量减少不必要的线程阻塞。

#### 示例代码框架:
```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;

public class BoundedBlockingQueue
{
private readonly int _capacity;
private readonly Queue _queue = new Queue();

public BoundedBlockingQueue(int capacity)
{
_capacity = capacity;
}

// 入队操作
public void Enqueue(T item)
{
// TODO: 实现线程安全的入队逻辑
}

// 出队操作
public T Dequeue()
{
// TODO: 实现线程安全的出队逻辑
}
}
```

#### 测试用例:
假设你已经实现了上述类,以下是测试代码:
```csharp
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var queue = new BoundedBlockingQueue(3); // 容量为3的阻塞队列

Thread producer = new Thread(() =>
{
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
queue.Enqueue(i);
Console.WriteLine($"Produced: {i}");
Thread.Sleep(100); // 模拟生产延迟
}
});

Thread consumer = new Thread(() =>
{
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
int item = queue.Dequeue();
Console.WriteLine($"Consumed: {item}");
Thread.Sleep(150); // 模拟消费延迟
}
});

producer.Start();
consumer.Start();

producer.Join();
consumer.Join();
}
}
```

#### 问题扩展:
1. 如果需要支持多个生产者和多个消费者,你的实现是否仍然有效?
2. 如何进一步优化性能?例如,使用信号量代替锁?
3. 如果需要支持优先级队列,如何修改现有设计?

---

这道题目考察了候选人对多线程编程的理解、C# 同步原语的使用以及性能优化的能力。希望这对您有所帮助!

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