C# 多執行緒程（Multithreading）【一】

多執行緒的主要作用

1. 提升效能（Performance）

• 可同時執行多個工作，讓 CPU 利用率提高。
• 避免單一工作阻塞整個應用程式。

2. 改善回應性（Responsiveness）

• UI 程式中，如果長時間任務（例如：下載、運算）不使用背景執行緒，介面會「卡住」或無回應（Not Responding）
• 使用背景執行緒可以保持介面流暢。

3. 支援背景任務

• 比如記錄檔寫入、資料同步、訊息處理等，可以在不打擾主流程的情況下在背景執行。

注意事項

• 多執行緒會有 資源同步 問題（如兩個執行緒同時寫入同一變數），需要使用 lock 或其他同步機制。
• 不當使用可能導致 死結（Deadlock） 或 Race condition。
• 執行緒過多反而會降低效能（執行緒切換成本高）。

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實行 多執行緒（Multithreading）的幾種方法

方法	是否推薦	特點
Thread	❌	基礎、控制度高但效率差
ThreadPool	⚠️	簡單但不適合複雜任務追蹤
Task / async-await	✅✅✅	現代標準，清晰高效
Parallel	✅	適合資料密集工作
BackgroundWorker	❌	舊式，不建議
Reactive Extensions / Dataflow	⚙️	進階場景、資料流模型

1. 使用 Thread 類別（基礎做法）

這是最原始的多執行緒方式，直接建立和啟動執行緒。

Thread t = new Thread(new ThreadStart(MethodName));
t.Start();

✅ 優點：控制度高

❌ 缺點：資源耗費高、不易管理、無法回傳結果

2. 使用 ThreadPool（執行緒池）

用來重複使用系統內的執行緒，減少建立成本。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => {
    // 背景工作
});

✅ 較省資源

❌ 難以追蹤完成情況、無回傳值

3. 使用 Task / async-await（現代推薦用法）

是目前主流，較簡潔、支援回傳結果、整合 async/await。

Task.Run(() => {
    // 執行非同步工作
});

或有回傳值：

Task task = Task.Run(() => {
    return 42;
});
int result = task.Result; // 或 await task;

4. 使用 async / await（非同步程式設計）

這不直接建立執行緒，而是以非同步方式讓系統分配工作。

async Task MyMethodAsync() {
    await Task.Delay(1000); // 非同步等待，不阻塞執行緒
}

✅ 高可讀性、整合 Task

❌ 需注意執行緒同步與例外處理

5. 使用 Parallel 類別（資料平行化）

可並行執行迴圈、方法，適合處理 CPU-bound 工作。

Parallel.For(0, 10, i => {
    Console.WriteLine(i);
});

✅ 快速、適合大量資料處理

❌ 控制度較低、不適合 I/O-bound 工作

其他補充元件（與多執行緒配合使用）：

元件	用途與描述
lock / Monitor	保護共用資源，避免競爭條件（race condition），適合臨界區控制。
Semaphore / Mutex	控制同時執行的執行緒數量，或用於跨程序資源同步。
CancellationToken	提供中止 `Task`、`Parallel` 等非同步作業的能力，支援取消流程。
ConcurrentQueue等	執行緒安全的集合類別，適合在多執行緒環境中安全地共享資料。

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