c#题例-2025-06-19 08:39:36
日期: 2025-06-19 分类: AI写作 16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、并发和性能优化等高级概念:
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### 面试题:实现一个线程安全的生产者-消费者模型
**题目描述:**
请使用 C# 实现一个线程安全的生产者-消费者模型。具体要求如下:
1. **数据结构**:使用一个固定大小的缓冲区(例如 `Queue
2. **生产者任务**:
- 生产者线程负责向缓冲区中添加数据。
- 如果缓冲区已满,则生产者线程需要等待,直到有空闲空间。
3. **消费者任务**:
- 消费者线程负责从缓冲区中取出数据并处理。
- 如果缓冲区为空,则消费者线程需要等待,直到有可用数据。
4. **线程安全**:确保生产者和消费者之间的操作是线程安全的,避免出现竞态条件或死锁。
5. **性能优化**:尽量减少线程间的竞争,提高吞吐量。
**额外要求:**
- 使用 `Monitor` 或 `SemaphoreSlim` 来实现同步机制,而不是简单的锁(`lock`)。
- 提供一个示例代码片段,展示如何启动多个生产者和消费者线程,并验证程序的正确性。
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### 示例答案框架(部分实现)
以下是该问题的一个可能实现框架,供参考:
```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
class ProducerConsumer
{
private readonly Queue
private readonly object _lock = new object();
private const int BufferSize = 10;
public void Produce()
{
int item = 0;
while (true)
{
lock (_lock)
{
while (_buffer.Count >= BufferSize)
{
Monitor.Wait(_lock); // 缓冲区满时,生产者等待
}
_buffer.Enqueue(item++);
Console.WriteLine($"Produced: {item - 1}, Buffer Size: {_buffer.Count}");
Monitor.PulseAll(); // 通知所有等待的线程
}
Thread.Sleep(100); // 模拟生产延迟
}
}
public void Consume()
{
while (true)
{
lock (_lock)
{
while (_buffer.Count == 0)
{
Monitor.Wait(_lock); // 缓冲区空时,消费者等待
}
int item = _buffer.Dequeue();
Console.WriteLine($"Consumed: {item}, Buffer Size: {_buffer.Count}");
Monitor.PulseAll(); // 通知所有等待的线程
}
Thread.Sleep(150); // 模拟消费延迟
}
}
public static void Main(string[] args)
{
ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer();
// 启动多个生产者和消费者线程
Thread producerThread1 = new Thread(new ThreadStart(pc.Produce));
Thread producerThread2 = new Thread(new ThreadStart(pc.Produce));
Thread consumerThread1 = new Thread(new ThreadStart(pc.Consume));
Thread consumerThread2 = new Thread(new ThreadStart(pc.Consume));
producerThread1.Start();
producerThread2.Start();
consumerThread1.Start();
consumerThread2.Start();
// 主线程可以继续运行其他任务...
}
}
```
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### 考察点
1. **线程同步**:是否正确使用了 `Monitor` 或 `SemaphoreSlim` 来实现线程间的协作。
2. **死锁与活锁**:是否能够避免死锁或活锁的情况。
3. **性能优化**:是否通过减少不必要的锁竞争来提高程序性能。
4. **扩展性**:代码是否易于扩展,例如支持动态调整缓冲区大小或线程数量。
希望这道题目能帮助你更好地考察候选人的 C# 编程能力和并发编程经验!
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