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c#题例-2025-06-17 15:18:46

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、并发控制和性能优化等高级主题:

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### 面试题:实现一个线程安全的生产者-消费者模型

**题目描述:**

你需要设计一个线程安全的生产者-消费者模型。该模型使用一个固定大小的缓冲区(假设大小为 `N`),并且需要满足以下要求:

1. **生产者线程**:
- 当缓冲区未满时,生产者可以向缓冲区中添加数据。
- 如果缓冲区已满,则生产者需要等待,直到有空闲空间。

2. **消费者线程**:
- 当缓冲区中有数据时,消费者可以从缓冲区中移除数据。
- 如果缓冲区为空,则消费者需要等待,直到有新数据可用。

3. **线程安全**:
- 你的实现必须确保多个生产者和消费者线程能够安全地访问缓冲区,而不会出现竞态条件或死锁。

4. **性能优化**:
- 尽量减少线程之间的竞争,提高吞吐量。

**要求:**
- 使用 C# 的 `lock` 或其他同步机制(如 `Monitor`、`SemaphoreSlim`、`BlockingCollection` 等)来实现。
- 缓冲区的大小 `N` 是可配置的。
- 提供一个简单的测试用例,模拟多个生产者和消费者的运行。

---

### 示例代码框架(供参考)

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

class ProducerConsumer
{
private readonly object _lock = new object();
private readonly Queue _buffer = new Queue();
private readonly int _maxSize;

public ProducerConsumer(int maxSize)
{
_maxSize = maxSize;
}

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)
{
int bufferSize = 10;
ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer(bufferSize);

// 创建多个生产者和消费者线程
Thread producerThread1 = new Thread(() => { /* 生产者逻辑 */ });
Thread consumerThread1 = new Thread(() => { /* 消费者逻辑 */ });

producerThread1.Start();
consumerThread1.Start();

producerThread1.Join();
consumerThread1.Join();
}
}
```

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### 考察点

1. **多线程编程**:是否能正确使用锁或其他同步机制来保护共享资源。
2. **并发控制**:如何处理生产者和消费者之间的等待与通知。
3. **性能优化**:是否有能力选择合适的同步工具(如 `Monitor.Wait/Pulse` 或 `SemaphoreSlim`)以减少线程阻塞。
4. **代码设计**:是否能写出清晰、可维护的代码,并考虑边界条件。

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希望这道题能满足你的需求!如果需要进一步的解答或提示,请随时告诉我。

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