執行緒竊取，也稱為工作竊取（Work-Stealing），是一種多執行緒和平行計算中的負載平衡策略。這種策略允許那些已經完成了自己任務的執行緒去“竊取”其他執行緒尚未完成的任務，從而儘可能均衡地利用所有可用的計算資源。
以下是關於執行緒竊取（工作竊取）的詳細解釋：
一、定義與原理
定義：執行緒竊取是指當一個執行緒完成了分配給它的所有任務後，它會去嘗試執行其他執行緒的任務佇列中的任務，以此來保持自己的忙碌狀態，從而提高整體的計算效率。
原理：在大規模平行計算中，任務通常被分割成多個子任務，每個子任務由一個執行緒負責執行。然而，由於任務的複雜性和執行時間的不確定性，某些執行緒可能會比其他執行緒更快地完成任務。這時，這些空閒的執行緒就可以去竊取其他執行緒的任務佇列中的任務來執行。
二、實現方式
任務佇列：每個執行緒通常負責一個任務佇列，這個佇列中包含了該執行緒需要執行的任務。
竊取策略：當一個執行緒完成了自己的任務佇列中的所有任務後，它會嘗試從其他執行緒的任務佇列中竊取任務。為了減少競爭和衝突，通常會採用一些策略來最佳化竊取過程，比如使用雙端佇列（Deque），被竊取任務的執行緒從佇列的頭部取任務，而竊取任務的執行緒則從佇列的尾部取任務。
三、優勢與挑戰
優勢：
提高CPU利用率：透過執行緒竊取，可以確保所有的CPU核心都儘可能保持忙碌狀態，從而提高整體的計算效率。
負載均衡：自動實現任務之間的負載均衡，減少因任務分配不均而導致的資源浪費。
靈活性高：可以根據實際情況動態調整任務分配和竊取策略，以適應不同的計算需求。
挑戰：
任務劃分：需要合理劃分任務，以確保任務之間的獨立性和可並行性。
執行緒安全：需要確保多個執行緒在訪問和修改共享資料時保持執行緒安全，避免資料不一致和死鎖等問題。
四、應用場景
執行緒竊取演算法在多種平行計算框架和庫中都得到了廣泛應用，比如Java的Fork/Join框架、.NET的TPL（Task Parallel Library）等。這些框架和庫透過實現執行緒竊取演算法來最佳化平行計算的效能和效率。
五、總結
執行緒竊取（工作竊取）是一種有效的多執行緒和平行計算中的負載平衡策略。透過允許空閒執行緒竊取其他執行緒的任務來執行，可以提高CPU的利用率和整體的計算效率。然而，實現執行緒竊取演算法也需要注意任務劃分、竊取策略最佳化和執行緒安全等問題。在實際應用中，需要根據具體情況選擇合適的平行計算框架和庫，併合理設計任務劃分和竊取策略來充分發揮執行緒竊取演算法的優勢。