Nebenläufige Programmierung mit Threads

Inhalte des Seminars

Wiederholung zentraler Begriffe

• Notwendigkeit von nebenläufigen Programmen (Mehrkernprozessoren)
• Zustandsänderungen, Immutability
• Erzeugen von Threads
• Die Schnittstelle Runnable
• Lebenszyklus von Threads, Starten und Stoppen, Interrupt
• Auf das Ende mit join warten
• Dämonen
• Thread-Scheduling und Prioritäten
• Exceptions: Auffangen von Ausnahmen
• Race Conditions
• Mit synchronized Methoden oder kritische Abschnitte schützen
• Reentrante synchronisierte Blöcke
• Synchronisierung statischer Methoden und Objektmethoden
• Verhungern (Starvation)
• Deadlocks, Deadlock Detection Utility der JVM und von Eclipse
• wait und notify, notifyAll sowie Zeitfenster und Interrupts
• ThreadLocal
• Threads und assoziierte ClassLoader

Das Paket java.util.concurrent

• Entstehung des Paketes durch Doug Lea
• Nutzung für Java-Versionen vor 5.0
• java.util.concurrent.atomic

Lock und ReentrantLock

• Das Paket java.util.concurrent.locks
• Die Schnittstelle Lock für explizites Locking
• Lock-Implementierung ReentrantLock
• lock, unlock, finally
• Die Aufzählung TimeUnit

Executor

• Die Schnittstelle Executor und ExecutorService
• Thread-Pools und Scheduled Threads
• ThreadPoolExecutor, RejectedExecutionHandler

Scheduling

• java.util.Timer und javax.swing.Timer
• ScheduledThreadPoolExecutor
• Scheduling im Großen: Quartz

Runnable und Callable

• Threads mit Ergebnissen
• Callable und die Nutzung
• Spätere Ergebnisse mit Future
• CompletionStage und CompletableFuture

Komfortable Thread-Koordination

• Schnittstellen Queue, BlockingQueue, TransferQueue
• Implementierungen LinkedBlockingQueue, DelayQueue, PriorityBlockingQueue
• CyclicBarrier, Vergleich mit join
• CountDownLatch, Exchanger, Phaser

Threads in der Java-Bibliothek

• Thread-Kommunikation mit Piped-Stream, PipedReader, PipedWriter
• Paralleler Zugriff auf Datenstrukturen Vector vs. ArrayList
• Collections.synchronizedXXX, Iteratoren
• Lock-Free Datenstrukturen, ConcurrentHashMap, ConcurrentLinkedQueue
• CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet
• Threads in Swings, der AWT-Event-Dispatching Thread

Stream-API

• Lambda-Ausdrücke
• Stream-API
• Intermediäre und terminale Operationen
• Parallele versus sequenzielle Abarbeitung

Ausblick

• Testen von multithreaded Code
• Theads in Containern (Jakarta EE, Spring, Servlet-Container)
• Reactive Programming und Flow-API