Spezialisierung für Parallele, gleichzeitige und verteilte Programmierung in Java

Dieser Kurs vermittelt Lernenden (Fachleuten aus der Industrie und Studenten) die grundlegenden Konzepte der gleichzeitigen Programmierung im Kontext von Java 8. Die nebenläufige Programmierung ermöglicht es Entwicklern, die Nutzung von gemeinsamen Ressourcen in parallelen Programmen effizient und korrekt zu vermitteln. Am Ende dieses Kurses lernen Sie die grundlegenden Konstrukte der Parallelität in Java wie Threads, Sperren, kritische Abschnitte, atomare Variablen, Isolation, Akteure, optimistische Parallelität und parallele Sammlungen sowie deren theoretische Grundlagen (z.B. Fortschrittsgarantien, Deadlock, Livelock, Starvation, Linearisierbarkeit) kennen. Warum dieser Kurs? - Es ist wichtig, dass Sie die theoretischen Grundlagen der Parallelität kennen, um häufige aber subtile Programmierfehler zu vermeiden.

- Java 8 hat viele der Parallelitätskonstrukte seit den Anfängen von Threads und Locks modernisiert. - Während des Kurses haben Sie Online-Zugriff auf den Kursleiter und die Mentoren, um individuelle Antworten auf Ihre in den Foren gestellten Fragen zu erhalten. - Jedes der vier Module des Kurses beinhaltet ein zugewiesenes Miniprojekt, das Ihnen die nötige praktische Erfahrung vermittelt, um die im Kurs erlernten Konzepte nach Kursende selbständig anzuwenden. Die gewünschten Lernergebnisse dieses Kurses sind folgende: - Theorie der Parallelität: Fortschrittsgarantien, Deadlock, Livelock, Starvation, Linearisierbarkeit - Verwendung von Threads und strukturierten/unstrukturierten Sperren in Java - Atomare Variablen und Isolation - Optimistische Parallelität und nebenläufige Sammlungen in Java (z.B., nebenläufige Warteschlangen, nebenläufige Hashmaps) - Akteursmodell in Java Die Beherrschung dieser Konzepte wird Sie in die Lage versetzen, sie sofort im Kontext von nebenläufigen Java-Programmen anzuwenden, und wird Ihnen auch helfen, andere nebenläufige Programmiersysteme zu beherrschen, denen Sie in Zukunft begegnen werden (z.B. POSIX-Threads, .NET-Threads).

Dieser Kurs vermittelt den Teilnehmern (Fachleuten und Studenten) die grundlegenden Konzepte der verteilten Programmierung im Kontext von Java 8. Die verteilte Programmierung ermöglicht es Entwicklern, mehrere Knoten in einem Rechenzentrum zu nutzen, um den Durchsatz zu erhöhen und/oder die Latenzzeit ausgewählter Anwendungen zu verringern. Am Ende dieses Kurses werden Sie lernen, wie man gängige Frameworks für die verteilte Programmierung von Java-Programmen nutzt, darunter Hadoop, Spark, Sockets, Remote Method Invocation (RMI), Multicast Sockets, Kafka, Message Passing Interface (MPI) sowie verschiedene Ansätze, um die Verteilung mit Multithreading zu kombinieren. Warum dieser Kurs? - Alle Server in Rechenzentren sind als Sammlungen von verteilten Servern organisiert, und es ist wichtig, dass Sie auch lernen, wie man mehrere Server nutzt, um die Bandbreite zu erhöhen und die Latenz zu verringern.

- In diesem Kurs lernen Sie nicht nur spezielle Frameworks für die verteilte Programmierung, sondern auch, wie Sie Multicore- und verteilte Parallelität in einem einheitlichen Ansatz integrieren können. - Jedes der vier Module des Kurses umfasst ein zugewiesenes Miniprojekt, das Ihnen die nötige praktische Erfahrung vermittelt, um die im Kurs erlernten Konzepte nach Kursende selbständig anzuwenden. - Während des Kurses haben Sie Online-Zugriff auf den Kursleiter und die Mentoren, um individuelle Antworten auf Ihre in Foren gestellten Fragen zu erhalten. Die angestrebten Lernergebnisse dieses Kurses sind wie folgt: - Verteilte Map-Reduce-Programmierung in Java unter Verwendung der Hadoop- und Spark-Frameworks - Client-Server-Programmierung unter Verwendung der Java-Schnittstellen Socket und Remote Method Invocation (RMI) - Message-Passing-Programmierung in Java unter Verwendung des Message Passing Interface (MPI) - Ansätze zur Kombination von Verteilung und Multithreading, einschließlich Prozessen und Threads, verteilten Akteuren und reaktiver Programmierung Die Beherrschung dieser Konzepte wird es Ihnen ermöglichen, sie sofort im Kontext verteilter Java-Programme anzuwenden, und wird auch die Grundlage für die Beherrschung anderer verteilter Programmier-Frameworks bilden, auf die Sie in Zukunft stoßen könnten (z. B.g., in Scala oder C++).