\n-der Overhead beim Umschalten zwischen Threads ist normalerweise geringer als zwischen Prozessen.
\n– die Kommunikationsanforderungen zwischen Threads sind relativ gering<\/p>\n
![\"Tabelle](\"https:\/\/msgprogramator.sk\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/multiple-processes-inside-os-850-640.webp\")
Multithreading – warum verwenden man es?<\/h2>\n
In einer Single-Thread-Umgebung kann immer nur eine Aufgabe gleichzeitig laufen. Ein Beispiel in Java kann sein main()<\/em><\/strong> Methode, bei der der Programmablauf sequentiell ausgef\u00fchrt wird. Falls auf eine Benutzereingabe gewartet wird, sind die Rechenzyklen der CPU unn\u00f6tig ungenutzt. In einem Multi-Thread-Programm k\u00f6nnte die Analyse oder \u00dcberpr\u00fcfung von Benutzerdaten jedoch zu solchen Zeiten im Hintergrund durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n Ebenso k\u00f6nnen Single-Thread-GUI-Programme, die denselben Thread f\u00fcr zeitaufw\u00e4ndige Berechnungen auf dem Prozessor verwenden, die GUI w\u00e4hrend der Berechnung einfrieren und so das Benutzererlebnis beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n Ein Thread im Programm wird sequentiell und unabh\u00e4ngig von den anderen ausgef\u00fchrt. So k\u00f6nnen viele Threads, die sich einen gemeinsamen Adressraum (Speicher) teilen, w\u00e4hrend der Programmausf\u00fchrung gleichzeitig laufen und somit Daten austauschen.<\/p>\n Es gibt 3 Konzepte im Zusammenhang mit Multithreading in Java: Nachdem das Java-Programm ausgef\u00fchrt wurde, wird ein Benutzer-Thread erstellt, um main()<\/em><\/strong> Methode der Anwendung auszuf\u00fchren. Dieser Thread wird auch als der Hauptthread bezeichnet. Wenn w\u00e4hrend der Ausf\u00fchrung keine weiteren Threads erstellt werden, wird das Programm nach der Ausf\u00fchrung beendet. Vom Haupt-Thread aus werden weitere Threads erstellt, und das Programm l\u00e4uft nach Beendigung der Hauptmethode weiter, bis alle Benutzer-Threads beendet sind.<\/p>\n In Java wird ein Thread durch ein Objekt der Klasse Thread dargestellt. Der Thread kann auf eine von zwei Arten erstellt werden: Threads k\u00f6nnen Ressourcen gemeinsam nutzen, da sie denselben Adressraum teilen. Es gibt jedoch kritische Situationen, in denen es am besten ist, wenn jeweils nur ein Thread Zugriff auf gemeinsame Ressourcen hat. Ein Beispiel w\u00e4re die Bestellung von Konzertkarten in einem Informationssystem, bei dem die Kunden miteinander konkurrieren und jeder versucht, den besten Platz zu bekommen, aber nur einer von ihnen kann jede Karte bestellen. Beim eigentlichen Kauf eines Tickets muss also nur ein einziger Kunde Zugriff auf dieses Ticket haben.<\/p>\n Ein Thread muss eine Sperre f\u00fcr eine gemeinsam genutzte Ressource erwerben, bevor er sie verwenden kann. Die Systemlaufzeit stellt sicher, dass kein anderer Thread auf eine gemeinsam genutzte Ressource zugreifen kann, wenn ein anderer Thread bereits eine Sperre f\u00fcr diese Ressource erworben hat.<\/p>\n Wenn ein Thread nicht sofort eine Sperre erhalten kann, ist er gesperrt, d.h. er muss warten, bis eine Sperre verf\u00fcgbar wird. Wenn ein Thread eine gemeinsam genutzte Ressource verl\u00e4sst, sorgt die Systemlaufzeit daf\u00fcr, dass die Sperre aufgehoben wird. Wenn ein Thread auf den Zugriff wartet, kann dieser Thread den Zugriff erhalten, nachdem die Sperre aufgehoben wurde.<\/p>\n Das Programm selbst kann keine R\u00fcckschl\u00fcsse auf die Reihenfolge der Threads ziehen, denen die Sperre gew\u00e4hrt wird, da dies nicht vom Programmierer, sondern vom Betriebssystem entschieden wird. Ohne die richtige Synchronisierung w\u00fcrden zwei oder mehr Threads denselben Wert gleichzeitig aktualisieren und ihn in einem undefinierten oder inkonsistenten Zustand belassen.<\/p>\n Wenn sich ein Thread innerhalb eines synchronisierten Methodenobjekts befindet, m\u00fcssen alle anderen Threads, die den Code der synchronisierten Methode ausf\u00fchren m\u00fcssen, ebenfalls warten. Diese Einschr\u00e4nkung gilt nicht f\u00fcr einen Thread, der eine Sperre erworben hat und eine synchronisierte Objektmethode ausf\u00fchrt.<\/p>\n Eine solche Methode kann weiterhin andere synchronisierte Methoden des Objekts aufrufen, ohne blockiert zu werden. Unsynchronisierte Objektmethoden k\u00f6nnen jederzeit von anderen Threads aufgerufen werden.<\/p>\n Mit diesem Begriff werden Klassen bezeichnet, die so konzipiert sind, dass der Zustand ihrer Objekte stets konsistent ist, auch wenn die Objekte gleichzeitig von mehreren Threads verwendet werden. Ein Beispiel ist die Klasse StringBuffer.<\/p>\n Das folgende Diagramm zeigt alle m\u00f6glichen Zust\u00e4nde, die Threads in Java durchlaufen.<\/p>\n Neu<\/strong> – der Status eines neu erstellten Threads, der noch nicht mit der Ausf\u00fchrung begonnen hat. Ein Thread in einem schwebenden Zustand kann aufgeweckt werden, wenn eines dieser drei Ereignisse eintritt: Der Aufruf der Methode notify()<\/em> f\u00fcr ein Objekt weckt einen der Threads auf, die darauf warten, eine Sperre f\u00fcr dieses Objekt zu erhalten. Die Auswahl des Threads, der aufgeweckt werden soll, h\u00e4ngt von der von der JVM implementierten Thread-Verwaltung ab. Der aufgeweckte Thread befindet sich nicht sofort in einem ausf\u00fchrungsbereiten Zustand, sondern wechselt zun\u00e4chst den Zustand, um die Sperre zu erhalten. Der Thread wird auch aus der Liste der anh\u00e4ngigen Threads f\u00fcr dieses Objekt entfernt.<\/p>\n Ein Aufruf der wait()<\/em> -Methode legt fest, wie lange es dauert, bis der Thread abl\u00e4uft, wenn er nicht durch eine Benachrichtigung geweckt wird.<\/p>\n Tritt auf, wenn ein anderer Thread die interrupt()<\/em> -Methode des wartenden Threads aufruft. Der aufgeweckte Thread wird aktiviert, aber der R\u00fcckgabewert der wait()<\/em> -Methode f\u00fchrt zu einer IntteruptedException-Ausnahme, sobald der aufgeweckte Thread an der Reihe ist. Der Code, der diese Ausnahme ausl\u00f6st, muss bereit sein, sie zu behandeln.<\/p>\n Priorit\u00e4ten sind ganzzahlige Werte von 1 (die niedrigste Priorit\u00e4t, die durch die Konstante Thread.MIN_PRIORITY gegeben ist) bis 10 (die h\u00f6chste Priorit\u00e4t, die durch die Konstante Thread.MAX_PRIORITY gegeben ist). Der Standardwert ist 5 (Thread.NORM_PRIORITY). Ein Thread erbt seine Priorit\u00e4t von seinem \u00fcbergeordneten Thread. Die Thread-Priorit\u00e4t kann mit der Methode setPriority()<\/em> festgelegt und mit der Methode getPriority()<\/em> abgefragt werden, die beide in der Klasse Thread definiert sind. Es sollte betont werden, dass die Priorit\u00e4tseinstellung eine Empfehlung f\u00fcr die Java Virtual Machine (JVM) ist und die JVM ihr nicht folgen muss.<\/p>\n Dies ist eine Situation, in der ein Thread auf eine Sperre wartet, die von einem anderen Thread gehalten wird, und dieser Thread auf eine andere Sperre wartet, die vom ersten Thread gehalten wird.<\/p>\n start()<\/strong> Initialisiert den Thread und ruft intern die Methode run() auf. Multithreading in Java verbessert die Leistung und Zuverl\u00e4ssigkeit, w\u00e4hrend es gleichzeitig die Zeit, die f\u00fcr die Ausf\u00fchrung eines Programms ben\u00f6tigt wird, drastisch reduziert und damit die Betriebskosten der Software senkt. Der Prozessor und andere Hardwareressourcen werden so effizienter genutzt.<\/p>\n Multithreading in Java erh\u00f6ht die Komplexit\u00e4t beim Debuggen von Code und erh\u00f6ht gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit eines Deadlocks bei der Prozessausf\u00fchrung. Die Reihenfolge der Ausf\u00fchrung von Threads liegt nicht in der Hand des Programmierers, so dass jede Ausf\u00fchrung des Programms einen anderen Verlauf nehmen kann. Auch bei der Portierung des Programms auf andere Plattformen kann es zu Komplikationen kommen.<\/p>\n Der Hauptunterschied zwischen Multitasking und Multithreading besteht darin, dass beim Multitasking mehrere unabh\u00e4ngige Prozesse oder Aufgaben ausgef\u00fchrt werden, w\u00e4hrend beim Multithreading ein einzelner Prozess in mehrere Threads aufgeteilt wird, die gleichzeitig ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Multitasking wird verwendet, um mehrere Prozesse zu verwalten, w\u00e4hrend Multithreading verwendet wird, um die Leistung eines einzelnen Prozesses zu verbessern.<\/p>\n Der Unterschied zwischen Multitasking und Multiprocessing besteht darin, dass beim Multitasking mehrere unabh\u00e4ngige Prozesse oder Aufgaben auf einem einzigen Prozessor ausgef\u00fchrt werden, w\u00e4hrend beim Multiprocessing mehrere Prozessoren zur gleichzeitigen Ausf\u00fchrung mehrerer Prozesse verwendet werden. Multitasking wird verwendet, um mehrere Prozesse auf einem einzigen Prozessor zu verwalten, w\u00e4hrend Multiprocessing verwendet wird, um die Systemleistung zu verbessern, indem mehrere Prozesse gleichzeitig auf mehreren Prozessoren ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n Tippe auf das Bild der Tabelle<\/a>, um es auf deinem mobilen Ger\u00e4t korrekt anzuzeigen.<\/p>\nThreads – F\u00e4den<\/h2>\n
Java Threads – F\u00e4den in Java<\/h2>\n
\n1. Erstellen von Threads und Bereitstellen des Codes, der von dem Thread ausgef\u00fchrt werden soll
\n2. Zugriff auf gemeinsame Daten und Code \u00fcber Synchronisation
\n3. \u00dcbergang zwischen verschiedenen Filamentzust\u00e4nden<\/p>\nJava main thread – Haupt-Faden<\/h2>\n
Einen Thread erstellen<\/h2>\n
\n1. durch Implementierung der Schnittstelle java.lang.Runnable<\/em>
\nDurch Vererbung von der Klasse java.lang.Thread<\/em><\/p>\nSynchronisierung von Threads<\/h2>\n
Regeln f\u00fcr die Synchronisierung von Threads<\/h2>\n
Methoden der Synchronisierung<\/h2>\n
Sicherheit der F\u00e4den<\/h2>\n
Lebenszyklus von Java-Threads<\/h2>\n
![\"Zustandsdiagramm](\"https:\/\/msgprogramator.sk\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/runnable-non-runnable-850-640.webp\")
\nAusf\u00fchrbar<\/strong> – wird entweder ausgef\u00fchrt oder ist zur Ausf\u00fchrung bereit, wartet aber noch auf die Zuweisung von Ressourcen.
\nBlockiert<\/strong> – wartet darauf, eine Sperre zu erhalten, um eine synchronisierte Methode oder einen Block zu betreten.
\nWarten<\/strong> – wartet auf einen anderen Thread, der eine Aktion ausf\u00fchrt, ohne Zeitlimit.
\nZeitgesteuertes Warten<\/strong> – dasselbe wie Warten, aber mit einem Zeitlimit.
\nBeendet<\/strong> – der Thread hat seine Ausf\u00fchrung beendet.<\/p>\nWartestatus<\/h2>\n
\n1. Ein anderer Thread ruft die Methode notify() f\u00fcr das Objekt des wartenden Threads auf, und der wartende Thread wird als aufzuweckender Thread ausgew\u00e4hlt.
\n2. Die Wartezeit des Threads l\u00e4uft ab.
\n3. Ein anderer Thread unterbricht den wartenden Thread.<\/p>\nDer Zustand der Wiederbelebung<\/h2>\n
Verfallstatus<\/h2>\n
Status der Unterbrechung<\/h2>\n
Thread-Priorit\u00e4ten – Thread-Priorit\u00e4ten<\/h2>\n
Deadlock<\/h2>\n
Die wichtigsten Methoden der Klasse Thread<\/h2>\n
\nrun()<\/strong> Die auszuf\u00fchrende Aufgabe wird in dieser Methode definiert.
\nsleep()<\/strong> Der laufende Prozess wird f\u00fcr eine bestimmte Zeitspanne angehalten.
\nyield()<\/strong> bricht die Ausf\u00fchrung des aktuellen Threads ab und erm\u00f6glicht die Ausf\u00fchrung eines anstehenden anderen Threads mit der gleichen oder einer h\u00f6heren Priorit\u00e4t.
\nstop()<\/strong> Beendet die Ausf\u00fchrung des Threads dauerhaft.
\njoin()<\/strong> Der Thread wartet darauf, dass ein anderer Thread die Ausf\u00fchrung beendet.
\nisAlive()<\/strong> Pr\u00fcft, ob der Thread noch am Leben ist oder nicht. Gibt einen booleschen Wert (true\/false) zur\u00fcck, der angibt, ob der Thread l\u00e4uft oder nicht.
\nsetPriority()<\/strong> Setzt die Priorit\u00e4t des Threads.<\/p>\nVorteile von Java Multithreading<\/h2>\n
Nachteile von Java Multithreading<\/h2>\n
Multitasking vs. Multithreading<\/h2>\n
Multitasking vs. Multiprozessing<\/h2>\n
Multiprogramming vs Multitasking vs Multithreading vs Multiprocessing<\/h2>\n
![Bild der Tabelle<\/a>, um es auf deinem mobilen Ger\u00e4t korrekt anzuzeigen.<\/p>\n](\"https:\/\/msgprogramator.sk\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/multiprogramming-multitasking-multithreading-multiprocessing.png\"){kind=link}