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c#题例-2025-06-16 22:38:46

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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### 面试题:设计一个线程安全的计数器

**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. **GetValue()**:返回当前计数器的值。
4. **AddValue(int value)**:将计数器的值增加指定的整数值 `value`。

此外,为了提高性能,你还需要实现以下要求:
- 使用最小的锁范围以避免线程阻塞。
- 如果可能,使用 .NET 提供的无锁(lock-free)机制来优化性能。
- 确保在高并发环境下,计数器的行为是正确的。

**额外挑战:**
- 如果多个线程同时调用 `Increment()` 和 `Decrement()`,确保计数器的最终值是正确的。
- 考虑如何测试你的实现以验证其线程安全性。

---

### 示例代码框架

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

public class ThreadSafeCounter
{
private int _count;

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 int GetValue()
{
// 返回当前计数器的值
return _count;
}

public void AddValue(int value)
{
// 将计数器的值增加指定的整数值
}
}

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

// 创建多个线程对计数器进行操作
Thread[] threads = new Thread[100];
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
threads[i] = new Thread(() =>
{
for (int j = 0; j < 1000; j++)
{
counter.Increment();
counter.Decrement();
}
});
threads[i].Start();
}

foreach (var thread in threads)
{
thread.Join();
}

Console.WriteLine("Final Counter Value: " + counter.GetValue());
}
}
```

---

### 思考方向

1. 如何确保线程安全?可以使用哪些工具或技术(如 `lock`、`Monitor`、`Interlocked`、`SemaphoreSlim` 等)?
2. 在高并发场景下,如何优化性能?是否可以完全避免使用锁?
3. 如何验证你的实现是线程安全的?可以设计哪些测试用例?

---

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对 .NET 并发工具的熟悉程度。希望对你有所帮助!

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