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Threads werden hauptsächlich für parallele Ausführungen innerhalb eines Programms verwendet, um die Effizienz zu steigern, wie bei der parallelen Datenverarbeitung, gleichzeitigen Netzwerkanfragen und für Benutzeroberflächen, die während der Ausführung von Hintergrundprozessen reaktionsfähig bleiben.
Eine Semaphore kann in der Praxis Werte von 0 bis zu einem definierten Maximalwert annehmen, wobei der Maximalwert die Anzahl der Threads oder Prozesse angibt, die gleichzeitig auf eine Ressource zugreifen dürfen. Die meisten Anwendungen verwenden Semaphoren als Binärsemaphore (Mutex mit Werten 0 oder 1) oder als Zählsemaphore, bei denen der Wert größer als 1 ist und die Anzahl der gleichzeitigen Zugriffe auf eine Ressource angibt.
Critical Sections sind Teile eines Programmcodes, die auf gemeinsame Ressourcen zugreifen und daher synchronisiert werden müssen, um Race Conditions zu verhindern.
Locks sollten auf Deadlock-Freiheit, Effizienz (geringe Verzögerung und Overhead), Fairness (gleiche Chancen für alle Threads, den Lock zu erhalten) und Robustheit (Widerstandsfähigkeit gegen Fehler) getestet werden.
Das Hold-and-Wait Problem tritt auf, wenn Prozesse, die bereits Ressourcen halten, auf weitere Ressourcen warten. Dies kann Deadlocks verursachen. Eine Lösung ist die One-Shot-Allokation, bei der alle notwendigen Ressourcen gleichzeitig angefordert werden müssen.
Das "Dining Philosophers" Problem illustriert die Herausforderungen der Prozesssynchronisation und Deadlock-Vermeidung. Es ist ein wichtiges Lehrbeispiel für die Konzepte der Concurrency und Synchronisation in der Informatik.