Коллекция вопросов ❓ на собеседовании в C# 🍧

Обзор вопросов по языка програмиированию C# и технологии NET

---

Project maintained by Dvurechensky-Docs Hosted on GitHub Pages — Theme by mattgraham

⚡ Как устроены асинхронность и многопоточность в .NET?

✨ Оглавление

• ✨ Оглавление
  • 1️⃣ Основные понятия
  • 2️⃣ Потоки (Thread)
  • 3️⃣ ThreadPool
  • 4️⃣ Tasks (Task Parallel Library, TPL)
  • 5️⃣ Асинхронность (async / await)
  • 6️⃣ Многопоточность vs Асинхронность
  • 7️⃣ Примитивы синхронизации
  • 8️⃣ Каверзные моменты и вопросы
  • 9️⃣ Пример: CPU-bound vs IO-bound
  • 🔟 Таблица: асинхронность vs многопоточность

⬆ Вернуться к главной

---

1️⃣ Основные понятия

Понятие	Описание
Thread (Поток)	Независимый поток выполнения на CPU.
Task (Задача)	Абстракция работы, которая может выполняться асинхронно или на потоке.
Async/await	Синтаксис для асинхронного программирования, использующий Task.
ThreadPool	Пул потоков, управляемый CLR, для повторного использования потоков.
SynchronizationContext	Контекст, в котором продолжается выполнение кода после await (UI, ASP.NET).

---

2️⃣ Потоки (Thread)

• Класс System.Threading.Thread
• Можно создать вручную:

Thread t = new Thread(() => Console.WriteLine("Hello"));
t.Start();

• Особенности:

  • Каждый поток имеет свой стек (stack), heap общий.
  • Потоки дороже по ресурсам, чем задачи.
  • Требуется синхронизация для разделяемых данных.

---

3️⃣ ThreadPool

• ThreadPool.QueueUserWorkItem / Task.Run()

• Плюсы:

  • Повторное использование потоков
  • Меньше накладных расходов на создание потоков

• Минусы:

  • Ограничение по количеству потоков
  • Нельзя управлять приоритетом отдельных задач напрямую

---

4️⃣ Tasks (Task Parallel Library, TPL)

• Класс Task — представляет асинхронную или параллельную работу
• Пример:

Task t = Task.Run(() => DoWork());
await t; // ожидание завершения

• Особенности:

  • Task — легковесная абстракция
  • Может возвращать результат (Task<T>)
  • Под капотом использует ThreadPool

---

5️⃣ Асинхронность (async / await)

• Позволяет писать асинхронный код как синхронный
• Пример:

async Task<int> GetDataAsync()
{
    var result = await HttpClient.GetStringAsync("https://example.com");
    return result.Length;
}

• Механизм:

  1. Метод с async компилируется в state machine.
  2. При await метод приостанавливается, управление возвращается вызывающему.
  3. Когда задача завершена, выполнение продолжается на SynchronizationContext.

---

6️⃣ Многопоточность vs Асинхронность

Понятие	Механизм	Применение
Многопоточность	Несколько потоков CPU	CPU-bound задачи (вычисления)
Асинхронность	Не блокирующее ожидание IO	IO-bound задачи (запросы к сети/файлам)

• Важно: await не создаёт новый поток!
• CPU-bound → лучше Task + ThreadPool / Parallel.
• IO-bound → async/await, освобождает поток для других задач.

---

7️⃣ Примитивы синхронизации

• Для многопоточности, чтобы избежать гонок:

  • lock — простой монитор
  • Mutex — межпроцессный
  • Semaphore / SemaphoreSlim — ограничение числа потоков
  • Monitor.Enter/Exit — вручную
  • ReaderWriterLockSlim — чтение/запись
  • Interlocked — атомарные операции

• Async-friendly:

  • SemaphoreSlim.WaitAsync()

---

8️⃣ Каверзные моменты и вопросы

1. await vs Thread

   • await не создаёт поток, поток освобождается.
   • Task.Run создаёт работу в пуле потоков.

2. SynchronizationContext

   • UI-thread или ASP.NET context влияет на продолжение после await.

3. Deadlocks

   • Часто при .Result или .Wait() на UI или ASP.NET вызывается deadlock.

4. Thread safety

   • Любые shared data → lock или concurrent collections.

5. Task vs Thread

   • Task — легковесный, может использовать поток из пула.
   • Thread — тяжелый, отдельный стек.

6. ConfigureAwait(false)

   • Продолжение после await не обязательно на исходном контексте → предотвращает deadlock, повышает производительность.

7. Async all the way

   • Если метод async вызывает синхронный блокирующий код, эффективность падает.

8. CancellationToken

   • Позволяет отменять задачи асинхронно.

---

9️⃣ Пример: CPU-bound vs IO-bound

CPU-bound:

var tasks = new Task[4];
for(int i=0;i<4;i++)
    tasks[i] = Task.Run(() => ComputeHeavy());
Task.WaitAll(tasks);

IO-bound:

async Task FetchDataAsync()
{
    var data = await httpClient.GetStringAsync("https://example.com");
    Console.WriteLine(data);
}
await FetchDataAsync(); // не блокирует поток

---

🔟 Таблица: асинхронность vs многопоточность

Характеристика	Асинхронность	Многопоточность
Цель	Не блокировать поток при IO	Использовать CPU параллельно
Поток	Один поток, может освобождаться	Несколько потоков одновременно
Использование	async/await, Task	Thread, ThreadPool, Task
Примитивы синхронизации	SemaphoreSlim, async locks	lock, Mutex, Monitor, Interlocked
Deadlock	Возможен при sync-over-async	Возможен при неправильном lock
Производительность	Эффективнее для IO	Эффективнее для CPU-heavy

---

⬆ Вернуться к главной

✨Dvurechensky✨