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c#题例-2025-06-17 20:52:11

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、性能优化和内存管理等高级概念:

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### 面试题:设计一个高效的线程安全缓存

**问题描述:**

你需要设计一个线程安全的缓存系统,支持以下功能:

1. **添加键值对**:`AddOrUpdate(string key, object value)`
- 如果键不存在,则添加键值对;如果键已存在,则更新其值。
- 注意:当缓存达到最大容量时,需要使用 **LRU(最近最少使用)算法** 来移除最久未使用的键值对。

2. **获取值**:`object Get(string key)`
- 返回指定键的值。如果键不存在,返回 `null`。
- 访问某个键后,该键应被标记为“最近使用”。

3. **删除键值对**:`Remove(string key)`
- 删除指定的键值对。如果键不存在,什么都不做。

4. **清空缓存**:`Clear()`
- 清空所有键值对。

5. **并发支持**:
- 你的实现必须是线程安全的,能够处理多个线程同时访问缓存的情况。

6. **性能要求**:
- 添加、获取和删除操作的时间复杂度应尽可能接近 O(1)。

7. **额外挑战(可选)**:
- 支持缓存项的过期时间(TTL,Time To Live)。每个键可以设置一个过期时间,超过该时间后自动从缓存中移除。

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### 提示与思考方向:

1. **数据结构选择**:
- 如何高效地实现 LRU 算法?是否可以用 `Dictionary` 结合双向链表?
- 是否需要自定义数据结构来满足性能需求?

2. **线程安全**:
- 使用锁(如 `lock` 或 `Monitor`)还是更高级的并发集合(如 `ConcurrentDictionary`)?
- 如何避免死锁或性能瓶颈?

3. **内存管理**:
- 如何确保缓存不会占用过多内存?是否需要定期清理未使用的对象?

4. **测试用例**:
- 设计一些边界测试用例,例如:缓存为空、缓存满、多个线程同时访问等。

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这道题目考察了候选人的多方面能力,包括但不限于:
- 对 C# 多线程编程的理解(如锁机制、并发集合)。
- 数据结构的选择与优化能力(如哈希表、双向链表)。
- 缓存算法的设计(如 LRU)。
- 性能优化意识。

希望这道题目对你有帮助!如果有需要进一步扩展或调整的地方,请随时告诉我。

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