使用類別 Thread 啟動執行緒

1. 介紹

如果把一個 process 想像成超級市場，執行緒（thread）就是不同收銀台的收銀員，他們同時服務顧客。所有收銀員都在同一家店裡工作，但每個人並行執行自己的任務，這樣整體工作會更快更有效率。執行緒讓一個 process 裡能同時做多件事，分享共同資源並協調應用程式內部的工作。最重要的優點是：如果 CPU 支援多工，執行緒可以真正在平行上運作。

實務上需要執行緒的情況

為什麼我們要啟動多個執行緒？下面是幾個常見情境：

• 你在寫一個有 GUI 的應用程式，不希望在長時間操作時介面「當掉」。
• 你需要同時下載多個檔案。
• 在遊戲中，敵人應該獨立思考，不受其他邏輯影響。

很驚訝的是，許多程式仍然會因為不當使用執行緒而「當機」。今天我們會學到如何避免這類問題。

類別 Thread：手動多執行緒的基礎

類別 Thread 是 .NET 多執行緒編程中的老古董。雖然有更新穎的工具（Task、async/await）出現，但學習用 Thread 操作仍然有價值，特別是如果你想從零開始理解執行緒的運作。

建立執行緒的流程

1. 建立一個 Thread 物件，並傳入要在執行緒中執行的方法。
2. 使用 Start() 啟動執行緒。
3. （可選）觀察發生了什麼 — 因為一切可能是同時發生的！

2. 使用 Thread 啟動執行緒

我們來實際體驗平行處理的魔力。加一個小類別到範例應用裡，負責數到某個數字並顯示進度。我們會把這個工作放到獨立執行緒去執行。

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("主執行緒已啟動!");

        // 建立執行緒物件，指定要執行的方法
        Thread workerThread = new Thread(CountToTen);

        // 啟動新執行緒
        workerThread.Start();

        // 主執行緒也做點事：印出點...
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            Console.Write(".");
            Thread.Sleep(500); // 為了好看而暫停
        }

        Console.WriteLine("\n主執行緒結束!");
    }

    static void CountToTen()
    {
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
        {
            Console.WriteLine($"[執行緒] 計數: {i}");
            Thread.Sleep(400);
        }
        Console.WriteLine("[執行緒] 完成!");
    }
}

發生了什麼事？

你會在主控台看到點和 "計數: X" 交錯出現。這是多執行緒的第一個跡象！主執行緒印點，而新執行緒計數到 10。他們互不干擾，就像樂團裡的兩位音樂家：一個打鼓，另一個彈鋼琴，各自表現，合起來就是音樂。

3. 如何向執行緒傳遞資料？

有時執行緒不只需要知道要做什麼，還要知道要作用的資料。如果執行緒方法需要參數，該怎麼傳進去？

方式一：使用 lambda（匿名方法）

int bounds = 7;
Thread t = new Thread(() => CountToNumber(bounds));
t.Start();

static void CountToNumber(int n)
{
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        Console.WriteLine($"[執行緒] {i} / {n}");
        Thread.Sleep(300);
    }
}

這裡我們把對目標方法的呼叫包在 lambda 裡，以便傳入參數。這種做法很常見，因為 Thread 期望的是無參數的方法（ThreadStart）。

方式二：使用 ParameterizedThreadStart

也可以用專門的 delegate ParameterizedThreadStart，它接受一個型別為 object 的參數。

Thread t = new Thread(CountToNumberObject);
t.Start(12);

static void CountToNumberObject(object? n)
{
    int max = (int)n!;
    for (int i = 1; i <= max; i++)
    {
        Console.WriteLine($"[執行緒] {i} / {max}");
        Thread.Sleep(200);
    }
}

是的，參數型別是 object，因此需要做型別轉換。這不太理想，但能運作。現代 C# 通常偏好 lambda 的方式。

4. 管理執行緒的生命

我們來看看 Thread 提供了哪些好用的東西。

Thread.Start()

Thread.Join()

Thread.IsAlive

Thread.Name

Thread.CurrentThread

Thread.Sleep(ms)

範例：等待執行緒結束

有時候需要讓主執行緒等候輔助執行緒完成工作。

Thread t = new Thread(() =>
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        Console.WriteLine($"[第二執行緒] {i}");
        Thread.Sleep(300);
    }
});
t.Start();

Console.WriteLine("[主執行緒] 等待第二執行緒結束...");
t.Join(); // 主執行緒在這裡等

Console.WriteLine("[主執行緒] 第二執行緒已結束!");

沒有 Join() 的話，程式可能在執行緒仍在工作時就結束。有了 Join()，主執行緒會耐心等待所有工作完成。

5. 有用的小技巧

給執行緒命名：避免混亂

為了除錯可以給執行緒設名：

Thread t = new Thread(() =>
{
    Console.WriteLine($"這在執行緒執行: {Thread.CurrentThread.Name}");
});
t.Name = "計數器-執行緒";
t.Start();

當執行緒變多，每個做不同工作時，這會很有幫助。

限制與實務上的趨勢

要說明的是：在現代應用中，透過 Thread 手動管理執行緒已不常見。實務上常用更強大、更智慧的工具（Task、async/await），我們之後會詳細學。但理解執行緒基礎很重要，因為它有助於：

• 理解 C# 和 .NET 的「內幕」。
• 面試時（有時會要求你解釋 Thread 與 Task 的差別）。
• 診斷與修復大型遺留專案中的複雜問題。

總結圖：執行緒的生命週期

stateDiagram-v2
    [*] --> New: Thread 已建立
    New --> Running: Start()
    Running --> Stopped: 方法完成
    Stopped --> [*]

現在你已經會自己建立並啟動 C# 的執行緒。你不再只是火車裡的乘客，而是能同時駕駛好幾節車廂的司機！接下來會學到執行緒的生命週期管理、同步以及平行化的新領域。

6. 使用 Thread 時常見錯誤與技巧

錯誤 #1：忘記啟動執行緒。
常見情況是建立了 Thread 物件，卻忘了呼叫 Start()。結果執行緒沒開始跑，問題不容易立刻發現。

錯誤 #2：在沒有同步機制下修改共享資料。
如果多個執行緒同時修改同一個變數卻沒保護，就會出問題！就像兩個收銀員從同一個錢箱拿找零——很快就會亂成一團。

錯誤 #3：使用已過時或不安全的方法。
不要使用 Thread.Suspend()、Thread.Resume() 之類的方法——它們被視為危險且過時。用其他方式管理執行緒生命週期。

錯誤 #4：執行緒內未處理的例外。
如果執行緒內發生例外且未被攔截，該執行緒會終止，而主執行緒可能沒發現！把執行緒的程式碼包在 try-catch 中來捕捉並記錄錯誤。

Thread t = new Thread(() =>
{
    try
    {
        // ... 你的程式碼
    }
    catch (Exception ex)
    {
        // 記錄錯誤
        Console.WriteLine($"[執行緒] 錯誤: {ex.Message}");
    }
});
t.Start();

2

任務

C# SELF, 等級 55, 課堂 1

上鎖

等待執行緒結束 (Join)

等待執行緒結束 (Join)

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