Nebenläufige Programmierung: ein Arbeitsbuch mit UNIX/Linux und Java
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Hanser
2012
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IMAGE 1
INHALT
1 EINFUEHRUNG 13
2 BASISTECHNIKEN 19
2.1 FORMEN DER NEBENLAEUFIGKEIT 20
2.1.1 HARD- UND SOFTWARE - EINE KURZEINFIIHRUNG 20
2.1.1.1 COMPUTER-HARDWARE 20
2.1.1.2 COMPUTER-SOFTWARE 21
2.1.2 NEBENLAEUFIGKEIT IN HARDWARE 22
2.1.3 NEBENLAEUFIGKEIT IN SOFTWARE 24
2.2 DIE ROLLE DES BETRIEBSSYSTEMS 25
2.2.1 SYSTEMARCHITEKTUREN 25
2.2.1.1 AUFGABEN UND SCHNITTSTELLEN 25
2.2.1.2 VIRTUALISIERUNG 28
2.2.1.3 NETZDIENSTE UND VERTEILTE SYSTEME 30
2.2.2 BETRIEBSARTEN 32
2.2.3 PROZESSE UND THREADS 34
2.2.3.1 PROZESSE 34
2.2.3.2 THREADS 36
2.2.3.3 DER LEBENSZYKLUS 37
2.2.4 IMPLEMENTIERUNGSASPEKTE 39
2.2.4.1 BUCHFUEHRUNG 39
2.2.4.2 DISPATCHING 40
2.2.4.3 SCHEDULING 40
2.3 PROZESSE UND THREADS IN UNIX/LINUX 42
2.3.1 KOMMANDOS DER BENUTZERSCHNITTSTELLE 42
2.3.2 GRUNDLEGENDE API-FUNKTIONEN FUER PROZESSE 45
2.3.2.1 DIE FUNKTION FORK() 46
2.3.2.2 WEITERE FUNKTIONEN 48
2.3.2.3 PROGRAMMBEISPIELE 50
2.3.3 GRUNDLEGENDE API-FUNKTIONEN FUER THREADS 55
2.3.3.1 PTHREADS: PTHREAD_CREATE(), PTHREAD_EXIT() 55
2.3.3.2 PTHREADS: PTHREADJOIN(), PTHREAD_CANCEL() 58
2.3.3.3 VFORK() UND CLONE() 59
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IMAGE 2
8 I N H A L T
2.4 THREADS IN JAVA 60
2.4.1 DIE KLASSE THREAD 60
2.4.1.1 RUN() UND START() 61
2.4.1.2 JOIN() 63
2.4.1.3 WEITERE METHODEN 64
2.4.2 GRUNDLEGENDE PROGRAMMIERTECHNIKEN 64
2.4.2.1 ZUGRIFF A U F GEMEINSAME VARIABLEN 64
2.4.2.2 BEENDEN VON THREADS 65
2.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 67
2A BASISTECHNIKEN: AUFGABEN 69
2A.1 WISSENS- UND VERSTAENDNISFRAGEN 69
2A.2 SPRACHUNABHAENGIGE ANWENDUNGSAUFGABEN 71
2A.3 PROGRAMMIERUNG UNTER UNIX/LINUX 73
2A.4 PROGRAMMIERUNG IN JAVA 75
3 SYNCHRONISATION 79
3.1 SYNCHRONISATIONSBEDINGUNGEN 79
3.1.1 ELEMENTARE BEDINGUNGEN 79
3.1.1.1 WECHSELSEITIGER AUSSCHLUSS 80
3.1.1.2 REIHENFOLGEBEDINGUNG 81
3.1.2 KOMPLEXERE PROBLEME 82
3.1.2.1 ERZEUGER-VERBRAUCHER-PROBLEM 83
3.1.2.2 LESER-SCHREIBER-PROBLEM 83
3.1.2.3 PHILOSOPHENPROBLEM 84
3.2 EINFACHE SYNCHRONISATIONSMECHANISMEN 84
3.2.1 GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN 85
3.2.2 INTERRUPTSPERREN 85
3.2.3 SPINLOCKS 86
3.2.4 SIGNALE UND EVENTS 90
3.3 SYNCHRONISATION DURCH SEMAPHORE 91
3.3.1 ARBEITSPRINZIP VON SEMAPHOREN 91
3.3.1.1 DATENSTRUKTUREN UND OPERATIONEN 91
3.3.1.2 SEMAPHOROPERATIONEN IN BILD UND NOTATION 93
3.3.1.3 VARIANTEN UND ERWEITERUNGEN 95
3.3.2 EINSATZ BEI STANDARDPROBLEMEN 96
3.3.2.1 WECHSELSEITIGER AUSSCHLUSS 96
IMAGE 3
I N H A L T 9
3.3.2.2 REIHENFOLGEBEDINGUNG 97
3.3.2.3 ERZEUGER-VERBRAUCHER-PROBLEM 98
3.3.2.4 LESER-SCHREIBER-PROBLEM 99
3.3.2.5 PHILOSOPHENPROBLEM 101
3.3.3 SYSTEMATISCHE LOESUNG VON PROBLEMEN 102
3.3.4 FEHLERQUELLEN 105
3.3.4.1 DEADLOCKS: PROBLEMATIK 106
3.3.4.2 DEADLOCKS: LOESUNGEN 107
3.3.4.3 MISSACHTUNG DER ATOMARITAET 108
3.3.4.4 EINSATZ VON SLEEP() 109
3.3.4.5 MANGELNDE FAIRNESS 109
3.4 SYNCHRONISATION DURCH MONITORE 110
3.4.1 GRUNDPRINZIP VON MONITOREN 110
3.4.1.1 DEFINITION DES MONITORBEGRIFFS 110
3.4.1.2 BEISPIEL: EINFACHER RINGPUFFER MIT UEBERSCHREIBEN 111
3.4.2 BEDINGUNGSVARIABLEN 112
3.4.2.1 ZWECK UND EINSATZ 112
3.4.2.2 BEISPIEL: RINGPUFFER FUER ERZEUGER/VERBRAUCHER 114
3.4.3 LOESUNG WEITERER STANDARDPROBLEME 115
3.4.3.1 REIHENFOLGEBEDINGUNG 115
3.4.3.2 LESER-SCHREIBER-PROBLEM 116
3.4.3.3 PHILOSOPHENPROBLEM 117
3.5 MECHANISMEN IN UNIX/LINUX 118
3.5.1 SIGNALE 118
3.5.2 LOCK-DATEIEN 120
3.5.3 SEMAPHORE 121
3.5.3.1 ERZEUGEN VON SEMAPHORGRUPPEN 121
3.5.3.2 INITIALISIEREN UND LOESCHEN 123
3.5.3.3 P- UND V-OPERATIONEN 125
3.5.3.4 PROGRAMMSTRUKTUREN UND -BEISPIELE 127
3.5.4 MUTEXE MIT BEDINGUNGSVARIABLEN 132
3.5.4.1 MUTEXE 132
3.5.4.2 BEDINGUNGSVARIABLEN 132
3.5.4.3 BEISPIEL: ERZEUGER-VERBRAUCHER MIT RINGPUFFER 133
3.6 MECHANISMEN IN JAVA 1 135
3.6.1 ATOMARE OPERATIONEN ; 135
3.6.1.1 BASISTYPEN 135
3.6.1.2 COLLECTIONS 136
IMAGE 4
1 0 I N H A L T
3.6.2 SEMAPHORE 136
3.6.2.1 DIE KLASSE SEMAPHORE 136
3.6.2.2 BEISPIEL: REIHENFOLGEBEZIEHUNG 137
3.6.3 MONITORE.; 138
3.6.3.1 SYNCHRONIZED 138
3.6.3.2 WAIT() UND NOTIFY() 140
3.6.3.3 DIE INTERFACES LOCK UND CONDITION 142
3.6.4 WEITERE MECHANISMEN 143
3.7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 144
3A SYNCHRONISATION: AUFGABEN 147
3A.1 WISSENS- UND VERSTAENDNISFRAGEN 147
3A.2 SPRACHUNABHAENGIGE ANWENDUNGSAUFGABEN 150
3A.3 PROGRAMMIERUNG UNTER UNIX/LINUX 155
3A.4 PROGRAMMIERUNG IN JAVA 158
4 KOMMUNIKATION 161
4.1 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 161
4.1.1 ARTEN DER KOMMUNIKATION 161
4.1.2 SENDER-EMPFAENGER-BEZIEHUNGEN :163
4.1.2.1 EIN ODER MEHRERE SENDER UND EMPFANGER 163
4.1.2.2 DIREKTE VS. INDIREKTE KOMMUNIKATION 164
4.1.2.3 ENGE VS. LOSE ZEITLICHE KOPPLUNG 165
4.1.3 KOMMUNIKATION IN RECHNERNETZEN ; 166
4.1.3.1 SCHNITTSTELLEN: SOCKETS 166
4.1.3.2 PROTOKOLLE UND PROTOKOLLSTACKS 167
4.1.3.3 DER PROTOKOLLSTACK DES INTERNETS 169
4.2 TECHNIKEN IN UNIX/LINUX 170
4.2.1 SHARED MEMORY 171
4.2.1.1 API-FUNKTIONEN 171
4.2.1.2 PROGRAMMBEISPIEL: ERZEUGER-VERBRAUCHER-SYSTEM 173
4.2.2 PIPES 174
4.2.2.1 BENANNTE PIPES 175
4.2.2.2 UNBENANNTE PIPES 176
4.2.3 MESSAGE QUEUES 177
4.2.3.1 API-FUNKTIONEN: ERZEUGEN UND LOESCHEN 177
4.2.3.2 API-FUNKTIONEN: SENDEN UND EMPFANGEN 178
4.2.3.3 PROGRAMMBEISPIEL: ERZEUGER-VERBRAUCHER-SYSTEM 181
IMAGE 5
I N H A L T 1 1
4.2.4 SOCKETS 182
4.2.4.1 DOMAINS UND TYPEN 182
4.2.4.2 API-FUNKTIONEN: UEBERSICHT 183
4.2.4.3 API-FUNKTIONEN: ERZEUGEN UND SCHLIESSEN ; 185
4.2.4.4 API-FUNKTIONEN: VERBINDEN UND KOMMUNIZIEREN 187
4.2.4.5 PROGRAMMBEISPIEL: STREAM-SOCKETS 188
4.2.4.6 PROGRAMMBEISPIEL: DATAGRAM-SOCKETS 191
4.3 TECHNIKEN IN JAVA 193
4.3.1 UEBERSICHT 193
4.3.2 PIPED STREAMS 194
4.3.3 SOCKETS 196
4.3.3.1 STREAM-SOCKETS 197
4.3.3.2 DATAGRAM-SOCKETS : 200
4.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 202
4A KOMMUNIKATION: AUFGABEN 205
4A.1 WISSENS- UND VERSTAENDNISFRAGEN 205
4A.2 SPRACHUNABHAENGIGE ANWENDUNGSAUFGABEN 208
4A.3 PROGRAMMIERUNG UNTER UNIX/LINUX 209
4A.4 PROGRAMMIERUNG IN JAVA 213
5 KOOPERATION 217
5.1 MODELLE UND TECHNIKEN 217
5.1.1 DAS CLIENT-SERVER-MODELL 217
5.1.1.1 GRUNDLEGENDE STRUKTUR 218
5.1.1.2 ZEITLICHE ABLAEUFE 218
5.1.1.3 IMPLEMENTIERUNGSASPEKTE 220
5.1.2 DAS PEER-TO-PEER-MODELL 221
5.1.3 PROGRAMMIERTECHNIKEN 222
5.1.3.1 PROZEDURORIENTIERTE KOOPERATION 222
5.1.3.2 OBJEKTORIENTIERTE KOOPERATION 224
5.1.3.3 WEBBASIERTE KOOPERATION 225
5.2 TECHNIKEN IN UNIX/LINUX 226
5.2.1 KOOPERATION UEBER SOCKETS 226
5.2.2 REMOTE PROCEDURE CALL (RPC) 228
5.2.2.1 KOMPONENTEN UND IHR ZUSAMMENSPIEL 228
5.2.2.2 SCHRITTE DER PROGRAMMIERUNG 230
IMAGE 6
1 2 I N H A L T
5.3 TECHNIKEN IN JAVA 234
5.3.1 REMOTE METHOD INVOCATION (RMI) 234
5.3.1.1 KOMPONENTEN UND IHR ZUSAMMENSPIEL 234
5.3.1.2 SCHRITTE DER PROGRAMMIERUNG 235
5.3.2 DYNAMISCHE WEBSEITEN 238
5.3.2.1 APPLETS 238
5.3.2.2 SERVLETS UND JAVA SERVER PAGES 240
5.3.3 WEB SERVICES 241
5.4 ZUSAMMENFASSUNG 243
5A KOOPERATION: AUFGABEN 245
5A.1 WISSENS- UND VERSTAENDNISFRAGEN 245
5A.2 SPRACHUNABHAENGIGE ANWENDUNGSAUFGABEN 247
5A.3 PROGRAMMIERUNG UNTER UNIX/LINUX 249
5A.4 PROGRAMMIERUNG IN JAVA 250
LITERATUR UND INTERNET 253
INDEX 255 |
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