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c#题例-2025-06-12 19:18:41

好的!以下是一道针对专家级别 C# 程序员的逻辑面试题,涉及多线程、性能优化和并发控制等高级主题:

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**题目:**

假设你正在开发一个高性能的缓存系统,该系统需要支持以下功能:

1. **缓存键值对**:可以存储和检索键值对(`string key, object value`)。
2. **过期机制**:每个缓存项都有一个过期时间(以秒为单位),当超过这个时间后,缓存项将自动失效。
3. **并发安全**:系统需要支持高并发环境下的读写操作。
4. **内存限制**:缓存系统有一个最大内存限制(例如 1GB),如果缓存数据超过了这个限制,则需要根据 LRU(最近最少使用)策略淘汰旧的数据。

请设计并实现一个满足上述要求的缓存系统。你需要提供以下方法:

- `void Add(string key, object value, int expirationInSeconds)`:添加或更新一个缓存项,并设置其过期时间。
- `object Get(string key)`:获取指定键的缓存值。如果键不存在或已过期,则返回 `null`。
- `void ClearExpired()`:清理所有已过期的缓存项(可以作为后台任务运行)。
- `int GetCurrentMemoryUsage()`:返回当前缓存占用的内存大小(单位为字节)。

**额外要求:**
- 你的实现需要考虑线程安全问题。
- 为了提高性能,尽量减少锁的使用。
- 如果可能,请提供一个简单的测试用例来验证你的实现。

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**提示:**
- 可以使用 `ConcurrentDictionary` 来处理并发问题。
- 使用 `Stopwatch` 或 `DateTime` 来管理缓存项的过期时间。
- 对于 LRU 淘汰策略,可以结合 `LinkedList` 和字典来实现高效的操作。
- 注意内存计算可能需要估算对象的大小,可以使用第三方库如 `System.Runtime.MemoryProfiler` 或手动估算。

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这道题考察了候选人在多线程编程、数据结构选择、性能优化以及实际应用中的综合能力。希望对你有帮助!

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