Hier werden wir untersuchen, was asynchrones Programmieren ist und wie es sich von Multithreading unterscheidet. In diesem Abschnitt werden keine umfangreichen praktischen Beispiele behandelt, da diese in den nächsten Kapiteln behandelt werden. Für den Moment werden wir uns stärker auf die Theorie konzentrieren.

Was ist asynchrones Programmieren?

Stellen Sie sich einen Webserver vor, der Anfragen von Nutzern verarbeitet. Wenn ein Nutzer eine Anfrage stellt, um Daten aus der Datenbank abzurufen, kann der Server asynchrones Programmieren nutzen, um diese Anfrage zu starten und weitere Anfragen zu bearbeiten, ohne auf den Abschluss der Operation zu warten. Auf diese Weise bleibt der Server nicht untätig, während er auf eine Antwort von der Datenbank wartet!

Callbacks

Callbacks sind ein zentrales Element der asynchronen Programmierung. Sie ermöglichen die Ausführung bestimmter Aktionen, sobald die Aufgabe abgeschlossen ist, ohne den Hauptprogramm-Thread zu blockieren.

Beispielsweise wird bei einer asynchronen Anfrage an einen Server die Callback-Funktion aufgerufen, sobald der Server eine Antwort zurücksendet.

Was ist also der Unterschied zwischen Multithreading und Asynchronität?

Im weiteren Sinne ist Multithreading die Fähigkeit eines Programms, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, indem verschiedene Ausführungs-Threads genutzt werden.

Stellen Sie sich ein Restaurant vor, in dem Köche (Threads) gleichzeitig an verschiedenen Gerichten arbeiten. Ein Koch bereitet Suppe zu, ein anderer grillt ein Steak und ein dritter schneidet Gemüse. Jeder Koch arbeitet unabhängig, aber alle arbeiten gleichzeitig, um die Gäste schneller zu bedienen.

Stellen Sie sich ein Restaurant vor, in dem ein Koch (Haupt-Thread) ein komplexes Gericht zubereitet, aber auf das Kochen des Wassers (Hintergrundaufgabe) warten muss. Anstatt untätig zu warten (blockierend), kann der Koch andere Arbeiten erledigen, wie zum Beispiel Gemüse schneiden. Wenn das Wasser kocht, erhält er eine Benachrichtigung und setzt die Zubereitung des Gerichts fort.

Asynchronität in Java kann durch folgende Klassen/Interfaces dargestellt werden:

• Future (haben wir behandelt): Ein Interface, das das Ergebnis einer asynchronen Berechnungsaufgabe repräsentiert. Methoden ermöglichen es, zu prüfen, ob die Aufgabe abgeschlossen ist, auf den Abschluss zu warten und das Ergebnis abzurufen;
• CompletableFuture (wird im nächsten Kapitel behandelt): Eine Klasse, die das Future-Interface implementiert und Funktionen zum Aufbau komplexer asynchroner Berechnungen bietet. Methoden ermöglichen das Kombinieren von Aufgaben, Fehlerbehandlung und das Ausführen von Aktionen nach Abschluss der Aufgaben;
• Executor: Ein Interface, das eine Ausführungs-Methode bereitstellt, die eine Aufgabe als Runnable entgegennimmt und sie asynchron ausführt;
• ExecutorService (haben wir behandelt): Erweitert Executor um Methoden zur Verwaltung des Lebenszyklus und zur Ausführung von Aufgaben, die ein Ergebnis zurückgeben.