面试题：C#泛型类与对象实例化的高级应用

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;

public class CacheItem<TValue>
{
    public TValue Value { get; set; }
    public DateTime ExpiryTime { get; set; }
}

public class GenericCache<TKey, TValue>
{
    private readonly Dictionary<TKey, CacheItem<TValue>> _cache;
    private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();

    public GenericCache()
    {
        _cache = new Dictionary<TKey, CacheItem<TValue>>();
    }

    public void Add(TKey key, TValue value, TimeSpan expirationTime)
    {
        _lock.EnterWriteLock();
        try
        {
            var cacheItem = new CacheItem<TValue>
            {
                Value = value,
                ExpiryTime = DateTime.Now + expirationTime
            };
            _cache[key] = cacheItem;
        }
        finally
        {
            _lock.ExitWriteLock();
        }
    }

    public bool TryGet(TKey key, out TValue value)
    {
        _lock.EnterReadLock();
        try
        {
            if (_cache.TryGetValue(key, out var cacheItem) && cacheItem.ExpiryTime > DateTime.Now)
            {
                value = cacheItem.Value;
                return true;
            }
        }
        finally
        {
            _lock.ExitReadLock();
        }
        value = default(TValue);
        return false;
    }

    public void RemoveExpiredItems()
    {
        _lock.EnterWriteLock();
        try
        {
            var keysToRemove = new List<TKey>();
            foreach (var kvp in _cache)
            {
                if (kvp.Value.ExpiryTime < DateTime.Now)
                {
                    keysToRemove.Add(kvp.Key);
                }
            }
            foreach (var key in keysToRemove)
            {
                _cache.Remove(key);
            }
        }
        finally
        {
            _lock.ExitWriteLock();
        }
    }
}

类型参数约束的考虑

TKey约束：
- TKey通常应该实现IEquatable<TKey>接口，因为字典需要比较键是否相等。在C#中，大多数内置类型（如int、string等）已经实现了此接口。如果TKey是自定义类型，应该确保该类型正确实现IEquatable<TKey>接口，以保证字典操作的正确性。
- 也可以考虑TKey实现IComparable<TKey>接口，这样在某些需要对键进行排序的场景下会很有用，虽然在当前简单缓存实现中未用到排序。
TValue约束：
- 一般情况下不需要对TValue进行特殊约束，除非缓存的操作需要TValue类型具备特定的行为或接口。例如，如果需要对缓存的对象进行序列化，TValue类型应该实现ISerializable接口或支持其他序列化机制。

多线程环境下的线程安全性

对象实例化：在多线程环境下实例化GenericCache<TKey, TValue>对象本身通常是线程安全的，因为实例化过程只涉及内存分配和初始化字段，而C#的对象初始化是原子操作。不过，如果有静态字段或共享资源在对象实例化过程中被访问或修改，就需要特别处理，例如使用lock关键字或Lazy<T>类型进行延迟初始化。
缓存操作：
- 读写锁机制：使用ReaderWriterLockSlim类来控制对缓存字典的访问。对于读操作（TryGet方法），使用读锁，允许多个线程同时读取缓存，提高并发性能。对于写操作（Add和RemoveExpiredItems方法），使用写锁，确保同一时间只有一个线程可以修改缓存，避免数据竞争。
- 锁的粒度：在实现中，对每个方法使用锁来保护整个缓存操作，保证操作的原子性。这样可以防止在读取或修改缓存数据时，其他线程干扰导致数据不一致。
- 异常处理：在获取锁后，使用try - finally块确保无论是否发生异常，锁都会被正确释放，防止死锁的发生。

面试题：C#泛型类与对象实例化的高级应用

知识考点

面试题答案

类型参数约束的考虑

多线程环境下的线程安全性