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c#题例-2025-06-13 18:45:13

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、并发和性能优化方面的知识:

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### **题目:实现一个线程安全的生产者-消费者模式**

请实现一个线程安全的生产者-消费者模式(Producer-Consumer Pattern),要求如下:

1. **数据结构**:使用一个固定大小的缓冲区(如 `Queue`)来存储数据。
2. **生产者**:生产者线程会不断生成随机整数,并将其放入缓冲区中。如果缓冲区已满,则生产者需要等待。
3. **消费者**:消费者线程会从缓冲区中取出数据并处理(例如打印出来)。如果缓冲区为空,则消费者需要等待。
4. **线程安全**:确保生产者和消费者在访问共享缓冲区时不会出现竞态条件或死锁。
5. **性能优化**:尽量减少线程间的竞争,避免频繁的上下文切换。

#### **具体要求**
- 缓冲区大小为 10。
- 生产者每次生成一个 [1, 100] 范围内的随机整数。
- 消费者每次取出一个整数并打印。
- 使用 C# 的同步机制(如 `lock`、`Monitor`、`SemaphoreSlim` 或 `BlockingCollection` 等)来保证线程安全。
- 运行程序时,启动多个生产者和消费者线程,观察其运行结果。

#### **加分项**
- 使用 `Task` 和 `async/await` 实现异步版本的生产者-消费者模式。
- 提供一种方式监控缓冲区的状态(如当前缓冲区中的元素数量)。

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### **参考提示**
1. 可以使用 `Monitor.Wait` 和 `Monitor.Pulse` 来实现线程间的协作。
2. 如果想简化代码,可以考虑使用 `BlockingCollection`,它内置了对生产者-消费者模式的支持。
3. 注意避免死锁和活锁的情况。

希望这道题能很好地考察候选人的多线程编程能力和对 C# 并发机制的理解!

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