[C# .Net] ThreadPool 執行緒池

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執行緒池是 .NET 重要的非同步觀念，因為這是 async 和 await 底層機制之一。

執行緒池是一種系統管理的執行緒集合，用於有效管理和重用執行緒，以降低頻繁創建和銷毀執行緒的開銷。

• 高效資源管理：執行緒池中的執行緒可重複使用，避免了創建和銷毀執行緒的高昂開銷。
• 自動調整執行緒數量：執行緒池會根據系統負載動態調整執行緒數量。例如，在任務數量增加時，執行緒池會增加執行緒；在負載減少時，它會釋放部分執行緒。

.NET 有提供 ThreadPool 使用：

for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    int j = i;

		// 進入非同步任務佇列中；實際上就等同於 Task.Run
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(async (state) =>
    {
        //await Task.Delay(5000);
        await Task.Delay(Random.Shared.Next(1000, 10000));
        System.Console.WriteLine($"第 {j,2} 項結束");
    });
}

await Task.Delay(4000);

ThreadPool.GetAvailableThreads(
		out var workerThreads,
		out var completionPortThreads);

System.Console.WriteLine($"可用工作執行緒數量: {workerThreads}");
System.Console.WriteLine(completionPortThreads);
await Task.Delay(-1);

Task 非同步

當呼叫 Task.Run 時，它會將委派的工作項添加到執行緒池的隊列中，並立即返回一個 Task 物件。

執行緒池會在空閒的執行緒中執行此工作，若沒有空閒執行緒，則等待其他任務完成後再執行。

這跟直接創建 Thread 不同，而是將任務丟給 ThreadPool 代為為執行；ThreadPool 據自身狀況提供執行緒來處理任務，因此不會不停的創建 Thread。

for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
		// 由 ThreadPool 代為執行

		Task.Run(async ()=>{

				Thread.Sleep(5000);

				System.Console.WriteLine("任務完成");

		});
}

Thread.Sleep(-1); // 阻止程式結束

上面這段程式碼不會同時完成這 1000 個任務，而是 ThreadPool 有空閒的執行緒時，才會分配任務執行，所以實際執行會超過 5 秒很多。

可以看見此程式的執行緒最高維持在一定的數量：

Thread 執行緒

ThreadPool 管理著一定數量的 Thread，以達到不頻繁建立 Thread 的目的；

但問題是，精確計時任務將變得不可靠，由此必須自己建立一個新執行緒：

for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
		// 創建新執行緒直接執行
		new Thread(()=>{
				Thread.Sleep(5000);
				Console.WriteLine("任務完成");
		}).Start();
}

Thread.Sleep(-1); // 阻止程式結束

以上程式碼會讓這 1000 任務幾乎同時完成，因為這是在系統中創建 1000 個執行緒直接執行。

且可以看到程式的執行緒數量已經到達 1000 個：