🧵 Deep Dive into Multithreading in C# – Part 1: Basics, Pitfalls, and Why It Matters

Introduction

আজকের সফটওয়্যার দুনিয়ায় speed এবং responsiveness খুবই গুরুত্বপূর্ণ। ব্যবহারকারীরা চায়, তাদের অ্যাপ্লিকেশন যেন একই সময়ে একাধিক কাজ করতে পারে। যেমন—

• ওয়েব সার্ভার একইসাথে হাজারো ইউজারের request হ্যান্ডেল করবে
• মোবাইল অ্যাপ ফাইল ডাউনলোড করার সময়ও responsive থাকবে
• Desktop UI অ্যাপ ব্যাকগ্রাউন্ডে calculation করলেও ফ্রিজ করবে না

এই সবকিছুর জন্যই Multithreading দরকার। C# এবং .NET Framework এ multithreading এত শক্তিশালীভাবে তৈরি করা হয়েছে যে ছোট থেকে বড় সব ধরণের সিস্টেমেই ব্যবহার করা যায়।

Multithreading vs Multiprocessing

প্রথমেই একটা পরিষ্কার ধারণা থাকা দরকার:

• Multithreading → একই প্রসেসের ভেতরে একাধিক থ্রেড parallel এ কাজ করে।
• Multiprocessing → আলাদা আলাদা প্রসেস parallel এ চলে, প্রত্যেকটা প্রসেসের নিজস্ব memory থাকে।

💡 উদাহরণ:

• Google Chrome এ প্রতিটা Tab একটা process।
• কিন্তু প্রতিটা Tab এর ভেতরে আবার একাধিক thread চলে (rendering, JS execution, network handling ইত্যাদি)।

Creating a Thread in C#

C# এ multithreading শুরু করার সবচেয়ে সহজ উপায় হলো Thread ক্লাস ব্যবহার করা।

1. Using the Thread Class

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void PrintNumbers()
    {
        for (int i = 1; i <= 5; i++)
        {
            Console.WriteLine($"Thread: {i}");
            Thread.Sleep(500); // simulate work
        }
    }

    static void Main()
    {
        Thread t = new Thread(PrintNumbers);
        t.Start();

        for (int i = 1; i <= 5; i++)
        {
            Console.WriteLine($"Main: {i}");
            Thread.Sleep(500);
        }
    }
}

👉 এখানে Main thread আর নতুন তৈরি করা thread একই সাথে কাজ করছে।
Output interleaved হবে, মানে কখনো Main আগে আসবে, কখনো Thread আগে আসবে।

2. Thread with Lambda Expression

Thread t = new Thread(() =>
{
    Console.WriteLine("Thread started with Lambda!");
});
t.Start();

এটা ছোট কাজের জন্য খুবই handy।

Thread Lifecycle

একটা thread বিভিন্ন state এর মধ্য দিয়ে যায়:

• Unstarted → Thread তৈরি হয়েছে কিন্তু চালু হয়নি।
• Running → CPU তে চলছে।
• Wait/Sleep/Join → কিছুক্ষণ pause আছে।
• Stopped → কাজ শেষ করে বের হয়ে গেছে।

(এখানে একটা lifecycle diagram ব্যবহার করলে আরও পরিষ্কার হবে।)

Common Pitfalls in Multithreading

Multithreading শক্তিশালী হলেও ভুল করলে মারাত্মক bug তৈরি হতে পারে।

1. Race Condition

যখন একাধিক thread একই data modify করে, তখন race condition হয়।

class Counter
{
    public int Value = 0;

    public void Increment()
    {
        Value++; // Not thread-safe!
    }
}

👉 Value++ একসাথে ২টা thread করলে ফলাফল গুলিয়ে যাবে।

2. Deadlock

Deadlock হলো যখন দুই বা তার বেশি thread একে অপরের lock এর জন্য অপেক্ষা করতে থাকে।

object lock1 = new object();
object lock2 = new object();

Thread t1 = new Thread(() =>
{
    lock (lock1)
    {
        Thread.Sleep(100);
        lock (lock2) { Console.WriteLine("Thread 1 done"); }
    }
});

Thread t2 = new Thread(() =>
{
    lock (lock2)
    {
        Thread.Sleep(100);
        lock (lock1) { Console.WriteLine("Thread 2 done"); }
    }
});

t1.Start();
t2.Start();

👉 এখানে t1 এবং t2 একে অপরকে চিরদিনের জন্য wait করাবে।

Best Practices for Beginners

• Directly Thread ক্লাস ব্যবহার না করে বরং Task বা ThreadPool ব্যবহার করুন (এগুলো efficient)।
• সবসময় synchronization primitives (lock, Monitor, Mutex ইত্যাদি) ব্যবহার করুন।
• Deadlock এড়াতে consistent lock order follow করুন।
• Multithreading debug করার সময় Visual Studio Diagnostic Tools ব্যবহার করতে পারেন।

Conclusion

Multithreading হলো C# এর এক শক্তিশালী ফিচার, যা আপনাকে parallel এবং responsive application তৈরি করতে সাহায্য করে। তবে এর সাথে আসে কিছু challenge যেমন race condition এবং deadlock।