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c#题例-2025-06-23 16:19:26

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、并发和内存模型等高级概念:

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### **题目:**

假设你正在开发一个高性能的缓存系统,需要实现一个线程安全的 `ConcurrentCache` 类。这个类需要支持以下功能:

1. **GetOrAdd(TKey key, Func valueFactory)**
- 如果缓存中已经存在指定的键,则返回对应的值。
- 如果缓存中不存在指定的键,则通过 `valueFactory` 方法生成值,并将其添加到缓存中,然后返回该值。
- 注意:`valueFactory` 的调用必须是线程安全的,避免多个线程同时为同一个键生成值。

2. **Remove(TKey key)**
- 从缓存中移除指定的键及其对应的值。

3. **Clear()**
- 清空整个缓存。

要求:
- 实现必须是线程安全的。
- 尽量减少锁的使用范围,以提高性能。
- 考虑并发场景下的性能优化(例如使用 `ConcurrentDictionary` 或其他合适的工具)。

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### **提示:**
- 可以考虑使用 .NET 提供的 `ConcurrentDictionary`,但需要注意它的局限性。
- 在实现 `GetOrAdd` 方法时,确保 `valueFactory` 不会被多次调用(即使在高并发情况下)。
- 需要考虑如何处理异常情况(例如 `valueFactory` 抛出异常时的行为)。

---

### **参考答案思路:**

以下是可能的实现方式之一:

```csharp
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;

public class ConcurrentCache
{
private readonly ConcurrentDictionary> _cache = new ConcurrentDictionary>();

public TValue GetOrAdd(TKey key, Func valueFactory)
{
// 使用 Lazy 确保 valueFactory 只有在需要时才会被调用
return _cache.GetOrAdd(key, k => new Lazy(() => valueFactory())).Value;
}

public bool Remove(TKey key)
{
// 使用 TryRemove 方法安全地移除键值对
Lazy removedValue;
return _cache.TryRemove(key, out removedValue);
}

public void Clear()
{
// 清空整个缓存
_cache.Clear();
}
}
```

---

### **扩展问题:**

1. **为什么使用 `Lazy`?**
- 因为 `Lazy` 可以确保 `valueFactory` 只有在值真正需要时才会被调用,从而避免不必要的计算。

2. **如果 `valueFactory` 抛出异常,会发生什么?**
- 异常会被捕获并抛出给调用者,同时缓存中不会保留任何不完整的数据。

3. **如何进一步优化性能?**
- 可以引入分段锁机制(如 `ReaderWriterLockSlim`),或者使用更高效的并发集合(如自定义的哈希表)。

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希望这道题能够帮助考察候选人的多线程编程能力和对并发集合的理解!如果有需要,我可以进一步解释或提供更详细的代码示例。

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