c#题例-2025-06-13 13:12:08
日期: 2025-06-13 分类: AI写作 28次阅读
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方面的知识:
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### 面试题:设计一个高效的生产者-消费者模型
**问题描述:**
你需要设计一个线程安全的生产者-消费者模型,其中:
1. 有一个固定大小的缓冲区(队列),用于存储生产者生成的数据。
2. 生产者线程会不断生成数据并将其放入缓冲区中。
3. 消费者线程会从缓冲区中取出数据进行处理。
4. 如果缓冲区已满,生产者必须等待直到有空闲空间。
5. 如果缓冲区为空,消费者必须等待直到有新数据可用。
6. 缓冲区的大小是有限的(例如 10 个元素)。
7. 需要确保线程安全,并尽量减少锁的竞争以提高性能。
**要求:**
1. 使用 C# 的 `Monitor` 或 `SemaphoreSlim` 来实现线程同步。
2. 提供一个完整的代码示例,展示如何实现生产者和消费者的逻辑。
3. 解释你的设计选择以及为什么它是高效的。
**加分项:**
1. 实现对异常情况的处理(例如生产者或消费者意外退出)。
2. 使用 `Task` 和 `async/await` 改进模型。
3. 讨论可能的性能瓶颈以及如何进一步优化。
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### 示例代码框架(部分)
以下是一个简化的代码框架,你可以基于此扩展并完善:
```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
class ProducerConsumer
{
private readonly Queue
private readonly object _lock = new object();
private const int BufferSize = 10;
public void Producer()
{
int count = 0;
while (true)
{
lock (_lock)
{
while (_buffer.Count >= BufferSize)
{
Monitor.Wait(_lock); // 等待缓冲区有空闲空间
}
_buffer.Enqueue(count++);
Console.WriteLine($"Produced: {count - 1}");
Monitor.PulseAll(); // 通知消费者有新数据
}
Thread.Sleep(100); // 模拟生产时间
}
}
public void Consumer()
{
while (true)
{
lock (_lock)
{
while (_buffer.Count == 0)
{
Monitor.Wait(_lock); // 等待缓冲区有数据
}
int data = _buffer.Dequeue();
Console.WriteLine($"Consumed: {data}");
Monitor.PulseAll(); // 通知生产者有空闲空间
}
Thread.Sleep(150); // 模拟消费时间
}
}
public static void Main(string[] args)
{
ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer();
Thread producerThread = new Thread(new ThreadStart(pc.Producer));
Thread consumerThread = new Thread(new ThreadStart(pc.Consumer));
producerThread.Start();
consumerThread.Start();
producerThread.Join();
consumerThread.Join();
}
}
```
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### 考察点:
1. **线程同步机制**:候选人是否能正确使用 `Monitor`、`lock` 或其他同步工具。
2. **异常处理**:候选人是否考虑了线程异常退出的情况。
3. **性能优化**:候选人是否理解锁的竞争问题,并尝试通过 `Pulse` 和 `PulseAll` 减少不必要的唤醒。
4. **现代 C# 特性**:候选人是否熟悉 `Task` 和 `async/await`,并能够将其应用于并发场景。
希望这道题目能够充分考察候选人的逻辑思维和编程能力!
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标签:AI写作
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