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.NET 多執行緒程式設計實戰總結：前景/背景執行緒、同步鎖、委派本質

編輯：ASP.NET 基礎

核心概念速覽

概念	說明
進程	作業系統資源分配單位 (記憶體空間、檔案控制代碼)，含至少一個執行緒。
執行緒	CPU 排程執行單位，執行程式碼指令。一進程可含多執行緒 (多執行緒)。
主執行緒 / UI 執行緒	進程啟動時建立的第一個執行緒，WinForms/WPF 負責訊息迴圈與 UI 渲染。
前景執行緒	預設建立的執行緒 (`IsBackground=false`)，所有前景執行緒結束前，進程不會退出。
背景執行緒	`IsBackground=true`，只要所有前景執行緒結束，進程立即終止，背景執行緒被強制中止 (不執行 finally/finalizer)。

建立與控制執行緒

using System.Threading;

// 1. 無參數方法
Thread t1 = new Thread(DoWork);           // 隱含 ThreadStart 委派
t1.Name = "Worker-1";                     // 除錯時顯示於執行緒視窗
t1.IsBackground = true;                   // 設為背景執行緒
t1.Start();

// 2. 有參數方法 (ParameterizedThreadStart)
Thread t2 = new Thread(obj => DoWorkWithParam((int)obj));
t2.Start(42);                             // 參數透過 Start 傳入

// 3. 常用控制方法
Thread.Sleep(1000);                       // 讓出 CPU 1 秒 (毫秒)
t1.Join();                                // 等待 t1 結束 (阻塞呼叫執行緒)
t1.Abort();                               // 【不推薦】強制終止，易殘留資源、破壞狀態
// 建議：使用 CancellationToken 協作式取消

// 4. 取得目前執行緒
Thread current = Thread.CurrentThread;

跨執行緒存取 UI 控制項 (WinForms/WPF)

UI 控制項具有**執行緒親和性**，僅允許建立它們的執行緒 (UI 執行緒) 存取。背景執行緒直接存取會拋出 `InvalidOperationException`。

// 錯誤示範
textBox1.Text = "從背景執行緒設值"; // 拋出例外

// 正確做法：Invoke / BeginInvoke (WinForms)
if (textBox1.InvokeRequired)
    textBox1.Invoke(new Action(() => textBox1.Text = "安全設值"));
else
    textBox1.Text = "安全設值";

// WPF 使用 Dispatcher
Application.Current.Dispatcher.Invoke(() => textBox1.Text = "安全設值");

臨時關閉檢查 (僅除錯/測試用)：Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false; **嚴禁生產環境使用**。

執行緒同步：避免競爭條件

問題：多執行緒同時讀寫共享資源

int counter = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
    new Thread(() => { for (int j = 0; j < 10000; j++) counter++; }).Start();
// 結果往往 < 100000，因 counter++ 非原子操作 (讀-改-寫)

解決方案：lock (Monitor) 互斥鎖

private readonly object _lockObj = new object();
int counter = 0;

void Increment()
{
    lock (_lockObj) // 同一時間僅一執行緒進入
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) counter++;
    }
}

// 更高效能的原子操作 (適用於單一數值)
System.Threading.Interlocked.Increment(ref counter);

其他同步原語

類別	用途	關鍵方法
`Mutex`	跨進程同步 (命名互斥體)	`WaitOne`, `ReleaseMutex`
`Semaphore / SemaphoreSlim`	限制並發存取數量 (資源池)	`Wait`, `Release`
`ReaderWriterLockSlim`	讀多寫少場景，允許多讀單寫	`EnterReadLock`, `EnterWriteLock`
`AutoResetEvent / ManualResetEvent`	執行緒等待/通知訊號	`WaitOne`, `Set`
`Barrier`	多執行緒階段同步 (集合點)	`SignalAndWait`

執行緒本質：委派包裝

`Thread` 建構子接受 **`ThreadStart` (無參) 或 `ParameterizedThreadStart` (單一 object 參數)** 委派。
本質上，執行緒啟動後呼叫委派指向的方法。
現代開發**極少直接操作 `Thread`**，改用：

// Task Parallel Library (TPL) - .NET 4.0+ 推薦
Task.Run(() => DoWork());                    // 背景執行緒池執行
Task.Factory.StartNew(() => DoWork(param));  // 進階控制

// async/await - 非同步程式設計核心
await Task.Run(() => DoWorkAsync());         // 不阻塞呼叫執行緒

// Parallel / PLINQ - 資料平行
Parallel.For(0, 100, i => Process(i));
var result = data.AsParallel().Where(x => x.Active).ToList();