[DE] Multithreading und asynchrone Programmierung in .NET : Grundlagen verstehen und Fallen vermeiden

Die parallele Programmierung ist essentiell, um die Leistung und Reaktion von modernen Anwendungen zu verbessern. In .NET können Sie Aufgaben parallel ausführen, indem Sie Multithreading verwenden und asynchrone Operationen mit async/await verwalten. Multithreading ermöglicht es, mehrere Anweisungsfolgen gleichzeitig auszuführen, während asynchrone Methoden ihre Anweisungen ohne Blockierung des aufrufenden Threads ausführen. Ein Thread ist ein Segment eines Prozesses, das denselben Speicherbereich teilt, aber seinen eigenen Ausführungsstapel hat. In C# gibt es zwei Möglichkeiten, Multithreading durchzuführen: Thread und Task. Task ist eine Klasse, die es ermöglicht, eine Aufgabe asynchron auszuführen, während Thread eine Klasse ist, die einen Codeblock in einem unabhängigen Kontext des Hauptthreads des Programms ausführt. Wenn mehrere Threads gleichzeitig auf eine Ressource zugreifen, können Synchronisationsprobleme auftreten. Um dies zu vermeiden, können Sie kritische Abschnitte verwenden, die Codeabschnitte sind, in denen nur ein Thread gleichzeitig ausgeführt werden kann. Dies kann durch Verwendung eines Mutex erreicht werden, der eine Klasse ist, die den Zugriff auf eine geschützte Ressource synchronisiert, indem sie anderen Threads den Zugriff verweigert. Allerdings müssen kritische Abschnitte sorgfältig gehandhabt werden, da sie Probleme wie Deadlocks oder gegenseitiges Blockieren verursachen können, bei dem zwei Threads einander blockieren. Um dies zu vermeiden, müssen Sie immer Ressourcen in der gleichen Reihenfolge sperren oder Monitor.TryEnter mit einem Timeout verwenden. Mutable und immutable Objekte sind auch wichtig bei Multithreading. Ein mutables Objekt ist ein Objekt, das nach seiner Erstellung geändert werden kann, während ein unveränderliches Objekt einen Zustand hat, der nicht geändert werden kann. Um einen Wert in einem unveränderlichen Objekt zu ändern, müssen Sie eine neue Instanz mit dem neuen Wert erstellen, anstatt das bestehende Objekt zu ändern. Schließlich sind blockierende Aufrufe Operationen, die einen Thread daran hindern, fortzufahren, bis die Operation abgeschlossen ist. Beispiele für blockierende Aufrufe sind Dateilesen, Netzwerkzugriff, Sperren und Benutzereingaben. Um blockierende Aufrufe zu vermeiden, können Sie asynchrone Methoden oder zusätzliche Threads verwenden.