一台服務器能運行多少個線程，大致取決於CPU的管理能力。CPU負責線程的創建、協調、切換、銷毀、暫停、喚醒、運行等。
一個應用程序中，必須有一個進程維持應用程序的運行環境，一個進程可同時有多個線程協作處理應用邏輯。
同步：單線程，每一步都執行結束並返回結果，下一步處於等待，阻塞程序流
異步：多線程，不需要等待執行結束，可繼續執行下一步，形成並行處理，無序的不可預測的執行順序
前台線程：主線程退出后，子線程直至完成計算。
后台線程：主線程退出后，子線程也會停止退出。
作者：[Sol·wang] - 博客園，原文出處：https://www.cnblogs.com/Sol-wang/p/14793008.html
一、線程的應用
常見的線程應用方式
- new Thread
- ThreadPool.QueueUserWorkItem 后台線程
- Task.Run / Task.Factory.StartNewd
- Parallel
- await / async
ThreadPool 線程池
線程池線程是后台線程。 每個線程均使用默認的堆棧大小，以默認的優先級運行，並且位於多線程單元中。 一旦線程池中的線程完成任務，它將返回到等待線程隊列中。 這時開始即可重用它。 通過這種重復使用，應用程序可以避免產生為每個任務創建新線程的開銷。
每個進程只有一個線程池。由線程池統一管理每個線程的創建/分配/銷毀。
// 設置可同時並行運行的線程數
ThreadPool.SetMinThreads
ThreadPool.SetMaxThreads
// 用線程池中的后台線程執行方法
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(方法名), 參數);Task
Task所用到的線程同樣來自於ThreadPool。所以通過ThreadPool線程數量的設置有助於Task的線程管理。
// Action：有參 （Action 與 Func 的區別：Action不能有返回值，Func必須有返回值）
Action<string> action = (string a) =>
{
Console.WriteLine($"有參Action\tparams {a}\tTId {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
};
// Create a task
Task t1 = new Task(action, "alpha");
t1.Start();
// Task.Factory
Task t2 = Task.Factory.StartNew(action, "beta");
t2.Start();
// Task 的返回值（等待返回結果）
Task<int> task = new Task<int>(() =>
{
//...
return 0;
});
task.Start();
int result = task.Result;
// 僅僅啟動一個Task
Task.Run(() =>
{
//...
});
// 批量啟動 Task
// 同時並行運行至少30個線程的方式
ThreadPool.SetMinThreads(30, 50);
ThreadPool.SetMaxThreads(50, 70);
List<Task> tks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 30; i++)
{
tks.Add(Task.Run(() =>
{
//...
}));
}
// 等待線程全部運行結束
Task.WaitAll(tks.ToArray());
// 取消線程運行
// 更多取消方式參考 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/threading/cancellation-in-managed-threads
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Task.Run(() =>
{
if (Console.ReadKey(true).KeyChar.ToString().ToUpperInvariant() == "C")
{
// 取消
cts.Cancel();
}
});Parallel
多線程並行處理的Parallel.Invoke，Parallel.For，Parallel.ForEach；無法確保順序處理。
// 示例：並行運行幾個方法
Parallel.Invoke(方法1, 方法2, () => 方法3, () => 方法4)
// ParallelOptions 參數設定
// 先指定啟用30個線程同時處理的設置
ParallelOptions paroptions = new ParallelOptions();
paroptions.MaxDegreeOfParallelism = 30;
// 指定數量的線程，並行執行200遍
List<int> datas = new List<int>();
Parallel.For(0, 200, paroptions, index =>
{
datas.add(index);
});
// 指定數量的線程，並行讀取集合數據
Parallel.ForEach(datas, paroptions, (item) =>
{
Console.WriteLine(item);
});await / async
創建后台線程並行處理，並取得處理結果。
// 執行 async 方法（后台子線程執行）
Task<string> _task_result_1 = t1.Func1();
// 主線程不等返回結果，繼續往下執行
// 繼續執行方法
string _result_2 = t1.Func2();
// 以上兩個方法 Func1()、Func2() 並行執行
// 取 Func1 的運行結果
string _result_1 = await _task_result_1;
// 整合兩個方法的運行結果
int _total_ = _result_1.length + _result_2.length;async 定義方法有返回值時用Task<T> 。
用 await 調用 async 定義的方法時，多線程，阻塞式同步執行。
不用 await 調用 async 定義的方法時，多線程，非阻塞異步執行。
二、常用的線程鎖
lock
通用的標准鎖，封裝自應用級鎖Monitor類，需要有線程共享的鎖標識，告知其它線程是否等待。
Monitor
程序級鎖，於單個應用范圍內，通過獲取或釋放用於標識資源 T 來授予對共享資源的相互獨占訪問權限。
// 給要操作的對象加把鎖，排他鎖
Monitor.Enter(T);
// 釋放當前鎖，允許其它線程使用了
Monitor.Exit(T);SpinLock
快速的、低級別的簡易鎖。不同於標准鎖，適合應用於簡單的、非耗時的邏輯處理，此場景下更多時候性能優於標准鎖。
如果應用場景並非足夠簡單或存在不確定性的可能，SpinLock 將比標准鎖開銷更大。
static SpinLock _spinlock = new SpinLock();
bool lockTaken = false;
try
{
// 加鎖
_spinlock.Enter(ref lockTaken);
// ...
}
finally
{
// 釋放
if (lockTaken) _spinlock.Exit(false);
}Interlocked
更細化的鎖，針對性的場景時用來代替lock，包括非空、遞增等針對場景的應用，性能優於lock。
// 遞增場景案例
// lock 方式
lock(lockObject)
{
myField++;
}
// Interlocked 的替代方式
System.Threading.Interlocked.Increment(myField);Semaphore
進程間同步，跨應用限制可同時訪問某一資源或資源池的線程數，允許同時共享的線程數
// 創建時，定義同時的默認線程數和最多線程數(起始線程數，最多線程數)
Semaphore sem = new Semaphore(10, 20);
// 上鎖
sem.WaitOne();
// 釋放鎖（一次釋放線程數）
sem.Release(3);應用場景：假如多線程寫入DB，當給DB類上鎖時，可結合DB的max_connection值，設置允許同時訪問的線程數。
Mutex
// 阻擋鎖住當前塊，其它線程處於等待
// 超時后返回false，不允許其它線程進入
Mutex.WaitOne(timeout);
// 釋放當前，一個，允許其它線程進入
Mutex.ReleaseMutex();三、線程安全
當多個線程訪問同一個對象的屬性或方法時，對這些調用進行同步處理是非常重要的。如果不用考慮這些線程在運行時環境下的調度和交替執行，也不需要進行額外的同步或者在調用方進行任何其它的協調操作，調用這個對象的行為都可以獲得有效的結果，其成員不受中斷影響的類，那這個對象是線程安全的。否則，一個線程可能會中斷另一個線程正在執行的任務，可能使該對象處於無效狀態。
通常多個線程在調用同一共享資源，為了解決線程間的同步和互相干擾中斷，會對共享資源加鎖，使其線程間有序的獨占運行。
在早期的.NET版本中，提供了常用的線程安全類，通過Synchronized方法創建的實例實現線程同步。
如：ArrayList，Hashtable
// Synchronized 方法案例
// 線程安全創建對象，並實現多線程同步
Hashtable ht = Hashtable.Synchronized(new Hashtable());
// 多線程調用 不用鎖
ht.Add("key1", true);線程安全的高性能集合類
.NET Framework 4 引入了幾種專為支持多線程添加和刪除操作而設計的集合類型。 為了實現線程安全，這些類型使用多種高效的鎖定和免鎖定同步機制。 同步會增加操作的開銷。 開銷數取決於所用的同步類型、執行的操作類型和其他因素，例如嘗試並行訪問該集合的線程數。
在 System.Collections.Concurrent 命名空間，其中包含多個線程安全且可縮放的集合類。 多個線程可以安全高效地從這些集合添加或刪除項，而無需在用戶代碼中進行其他同步。 編寫新代碼時，只要將多個線程同時寫入到集合時，就使用並發集合類。
直接在其它線程中對並發集合操作，不需要手動加鎖：
ConcurrentBag 無序元素集合的線程安全實現
ConcurrentStack LIFO（后進先出）堆棧的線程安全實現
ConcurrentQueue FIFO（先進先出）隊列的線程安全實現
ConcurrentDictionary 鍵值對字典的線程安全實現