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c#题例-2025-06-14 05:52:06

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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### 面试题:设计一个线程安全的计数器类

**问题描述:**

你需要设计一个线程安全的计数器类 `ThreadSafeCounter`,该类需要支持以下功能:

1. **Increment()**:将计数器的值加 1。
2. **Decrement()**:将计数器的值减 1。
3. **GetCount()**:返回当前计数器的值。

此外,你还需要实现以下高级功能:

4. **BatchIncrement(int n)**:将计数器的值增加指定的整数值 `n`。
5. **Reset()**:将计数器的值重置为 0。

要求:
- 所有方法必须是线程安全的。
- 尽量减少锁的竞争,确保高并发场景下的性能。
- 提供一个简单的测试用例,验证你的实现是否正确。

---

### 解题思路提示:

1. **线程安全**:可以使用 `lock` 关键字、`Interlocked` 类或 `SemaphoreSlim` 等工具来保证线程安全。
2. **性能优化**:尽量避免长时间持有锁,考虑使用无锁编程技术(如 `Interlocked`)。
3. **测试用例**:可以使用 `Task` 或 `Parallel.For` 来模拟多线程环境,并验证计数器的行为是否符合预期。

---

### 示例代码框架:

```csharp
using System;
using System.Threading;

public class ThreadSafeCounter
{
private long count = 0;

public void Increment()
{
// 实现线程安全的加 1 操作
}

public void Decrement()
{
// 实现线程安全的减 1 操作
}

public long GetCount()
{
// 返回当前计数器的值
return count;
}

public void BatchIncrement(int n)
{
// 实现线程安全的批量加操作
}

public void Reset()
{
// 将计数器重置为 0
}
}

// 测试用例
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadSafeCounter counter = new ThreadSafeCounter();

Parallel.For(0, 10000, _ =>
{
counter.Increment();
counter.Decrement();
});

Console.WriteLine("Final Count: " + counter.GetCount()); // 应该输出 0
}
}
```

---

### 进阶问题:

1. 如果需要支持多个计数器实例,如何设计一个通用的计数器管理器?
2. 如何进一步优化性能,尤其是在极高并发的情况下?
3. 如果需要支持分布式系统中的计数器,你会如何设计?

希望这道题目能够挑战到你的 C# 技能!如果有任何疑问或需要进一步讨论,请随时提问。

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