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c#题例-2025-06-27 20:32:13

当然可以!以下是一道**专家级别**的 C# 程序员逻辑面试题,涉及 **委托、事件、异步编程、线程安全、闭包捕获和死锁预防**等多个高级主题:

---

### 🧠 面试题:分析并修复潜在问题

考虑如下 C# 控制台程序:

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

class Program
{
public static event EventHandler DataReceived;

static async Task Main(string[] args)
{
var tcs = new TaskCompletionSource();

DataReceived += (sender, data) =>
{
Console.WriteLine($"Received: {data}");
tcs.SetResult(data);
};

await ProduceDataAsync();

string result = await tcs.Task;
Console.WriteLine($"Final result: {result}");
}

static async Task ProduceDataAsync()
{
await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作

// 假设从网络或IO获取数据
DataReceived?.Invoke(null, "Hello from async world");
}
}
```

---

### ❓ 问题描述:

这段代码试图通过 `TaskCompletionSource` 来等待一个事件触发(`DataReceived`),然后输出结果。但在某些运行环境下可能表现不一致。

#### 你需要回答以下问题:

1. **这段代码存在哪些潜在问题?**
2. **在什么情况下可能导致死锁或异常?**
3. **如何修改代码以确保其在所有常见场景下都能正确执行?**

---

### ✅ 参考答案要点:

#### 1. 潜在问题:

- **事件回调不在主线程执行**:由于 `ProduceDataAsync()` 中调用 `DataReceived?.Invoke(...)` 是在 `await Task.Delay(1000)` 后发生的,这表示它是在线程池上下文中执行的。
- **TaskCompletionSource.SetResult 的线程安全性**:
- `SetResult` 不是线程安全操作,如果事件处理程序在线程池线程中被调用,则直接调用 `tcs.SetResult()` 会导致状态机未准备好访问的问题。
- **没有取消机制**:如果事件永远不触发,程序会无限期挂起。
- **事件没有移除订阅**:可能导致内存泄漏。

#### 2. 死锁情况举例:

- 如果在 UI 上下文(如 WinForms 或 WPF)中运行此代码,并使用 `.Wait()` 或 `.Result` 而不是 `await`,可能会因同步上下文调度不当而引发死锁。
- 即使是控制台应用,在某些自定义 SynchronizationContext 场景中也可能导致类似问题。

#### 3. 改进后的代码示例:

```csharp
static async Task Main(string[] args)
{
var tcs = new TaskCompletionSource();
EventHandler handler = null;

handler = (sender, data) =>
{
Console.WriteLine($"Received: {data}");
tcs.TrySetResult(data);
};

DataReceived += handler;

// 设置超时机制防止无限等待
var timeoutTask = Task.Delay(5000);
var completedTask = await Task.WhenAny(ProduceDataAsync(), timeoutTask);

if (completedTask == timeoutTask)
{
Console.WriteLine("Timeout waiting for data.");
return;
}

try
{
string result = await tcs.Task.ConfigureAwait(false);
Console.WriteLine($"Final result: {result}");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");
}
finally
{
DataReceived -= handler;
}
}

static async Task ProduceDataAsync()
{
await Task.Delay(1000).ConfigureAwait(false);
DataReceived?.Invoke(null, "Hello from async world");
}
```

---

### 💡 扩展讨论点(供深入提问):

- 如何设计一个线程安全的事件聚合器?
- 使用 `async void` 的风险是什么?
- `ConfigureAwait(false)` 的作用与适用场景?
- 如何测试此类事件驱动的异步代码?

---

如果你需要我继续提供更复杂的设计类题目(例如实现一个带并发限制的异步队列、基于TPL的数据流块等),欢迎继续提问!

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