c#题例-2025-06-19 01:52:09
日期: 2025-06-19 分类: AI写作 13次阅读
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、性能优化和并发控制等高级主题:
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### 面试题:实现一个线程安全的生产者-消费者模式
**问题描述:**
你需要实现一个线程安全的生产者-消费者模式,其中生产者线程向缓冲区中添加数据,而消费者线程从缓冲区中取出数据。要求如下:
1. **缓冲区大小有限**:假设缓冲区的最大容量为 `N`(例如 `N=10`),当缓冲区已满时,生产者线程需要等待直到有空间可用;当缓冲区为空时,消费者线程需要等待直到有数据可用。
2. **线程安全**:确保多个生产者和消费者线程可以安全地访问缓冲区,避免竞态条件或死锁。
3. **性能优化**:尽量减少不必要的上下文切换,并确保在高并发情况下仍能高效运行。
4. **扩展性**:支持动态调整缓冲区大小,并允许设置多个生产者和消费者线程。
**具体要求:**
- 缓冲区的数据类型为整数。
- 提供一个接口,允许外部代码轻松创建生产者和消费者线程。
- 在代码中加入必要的注释,解释关键部分的逻辑。
- 测试你的代码,确保其在多线程环境下的正确性和稳定性。
**提示:**
- 可以使用 `Monitor`、`lock`、`SemaphoreSlim` 或其他同步机制来实现线程安全。
- 考虑使用 `BlockingCollection
- 注意避免忙等待(busy waiting)。
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### 示例代码框架(仅供参考)
```csharp
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
class ProducerConsumer
{
private BlockingCollection
private int capacity;
public ProducerConsumer(int size)
{
this.capacity = size;
this.buffer = new BlockingCollection
}
public void Produce(int item)
{
// 实现生产者的逻辑
}
public int Consume()
{
// 实现消费者的逻辑
return 0;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var producerConsumer = new ProducerConsumer(10);
// 创建多个生产者和消费者线程
Thread producerThread = new Thread(() => { /* 生产者逻辑 */ });
Thread consumerThread = new Thread(() => { /* 消费者逻辑 */ });
producerThread.Start();
consumerThread.Start();
producerThread.Join();
consumerThread.Join();
}
}
```
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### 进阶问题
1. 如果需要支持优先级队列(即高优先级的数据优先被消费),你会如何修改你的实现?
2. 如何监控缓冲区的状态(例如当前容量、吞吐量等)并提供实时报告?
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这道题目考察了候选人对多线程编程的理解、线程安全的实现能力以及对性能优化的关注。希望对你有所帮助!
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