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c#题例-2025-06-15 17:38:59

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、性能优化以及对 .NET 框架的深入理解:

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### 面试题:设计一个高效的线程安全计数器

**问题描述:**

你需要实现一个线程安全的计数器类 `ThreadSafeCounter`,支持以下功能:

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

要求:
- 必须保证在高并发场景下的线程安全性。
- 尽量减少锁的竞争,以提高性能。
- 提供一个方法 `Reset()`,将计数器重置为 0。
- 如果计数器的值低于 0,则抛出自定义异常 `NegativeCountException`。

**额外挑战:**
- 实现一个方法 `BatchIncrement(int n)`,允许一次性增加指定的数值 `n`。
- 在多线程环境下测试你的实现,并分析性能瓶颈。

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### 示例代码框架

以下是部分代码框架,你需要完成其中的逻辑:

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

public class NegativeCountException : Exception
{
public NegativeCountException(string message) : base(message) { }
}

public class ThreadSafeCounter
{
private long count = 0;

public void Increment()
{
// TODO: 实现线程安全的加法
}

public void Decrement()
{
// TODO: 实现线程安全的减法,并检查是否小于 0
}

public long GetCount()
{
// TODO: 返回当前计数器的值
return 0;
}

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

public void BatchIncrement(int n)
{
// TODO: 批量增加计数器
}
}
```

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### 提示与扩展思考

1. **线程安全机制**:可以使用 `lock`、`Interlocked` 或 `SpinLock` 等方式来保证线程安全。请权衡每种方式的性能和适用场景。
2. **异常处理**:确保在多线程环境下,异常不会导致程序崩溃或死锁。
3. **性能测试**:编写一个多线程测试用例,模拟大量线程同时调用 `Increment()` 和 `Decrement()`,并观察计数器的行为。
4. **扩展功能**:如果时间允许,可以进一步扩展功能,例如支持设置计数器的最大值或最小值。

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这道题目考察了候选人对多线程编程的理解、性能优化的能力以及异常处理的细节。希望对你有帮助!

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