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c#题例-2025-06-20 06:52:57

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、并发和性能优化方面的知识:

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### **题目:实现一个线程安全的计数器**

请设计并实现一个线程安全的计数器类 `ThreadSafeCounter`,满足以下要求:

1. **基本功能**:
- 提供两个方法:`Increment()` 和 `GetValue()`。
- `Increment()` 方法用于将计数器加 1。
- `GetValue()` 方法返回当前计数器的值。

2. **线程安全性**:
- 确保在多线程环境下,多个线程同时调用 `Increment()` 和 `GetValue()` 时不会出现数据竞争或错误的结果。

3. **性能优化**:
- 尽量减少锁的竞争,确保高并发场景下的性能尽可能高效。

4. **扩展功能(可选)**:
- 添加一个方法 `Decrement()`,用于将计数器减 1。
- 添加一个方法 `Reset()`,用于将计数器重置为 0。

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### **提示与要求**
- 请使用 C# 的同步机制(如 `lock`、`Monitor`、`Interlocked` 或其他工具)来保证线程安全。
- 在实现中考虑如何平衡锁的粒度以提高性能。
- 如果可能,请解释你的设计选择以及为什么它适合高并发场景。

---

### **参考答案思路**
以下是可能的实现方式之一,使用 `Interlocked` 来避免显式锁的开销:

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

public class ThreadSafeCounter
{
private long _counter = 0;

public void Increment()
{
// 使用 Interlocked 原子操作来增加计数器
Interlocked.Increment(ref _counter);
}

public long GetValue()
{
// 使用 Interlocked 原子操作来读取计数器
return Interlocked.Read(ref _counter);
}

public void Decrement()
{
// 使用 Interlocked 原子操作来减少计数器
Interlocked.Decrement(ref _counter);
}

public void Reset()
{
// 使用 Interlocked.Exchange 来原子地将计数器重置为 0
Interlocked.Exchange(ref _counter, 0);
}
}
```

#### **为什么选择 `Interlocked`?**
- `Interlocked` 是一种无锁的同步机制,能够高效地执行原子操作,特别适合高并发场景。
- 相比于传统的 `lock`,`Interlocked` 避免了线程阻塞,从而提高了性能。

#### **进一步讨论**
- 如果需要更复杂的逻辑(例如范围检查或条件更新),可以结合 `SpinLock` 或 `ReaderWriterLockSlim` 来实现更细粒度的控制。
- 可以通过压力测试验证不同实现的性能差异。

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希望这道题目能帮助你考察候选人对多线程编程和性能优化的理解!如果有任何疑问或需要更详细的解答,请随时告诉我。

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