Moderne Asynchrone Programmierung mit C#

Seminarziel

In diesem Seminar bekommen Sie einen Überblick über die neuen Techniken von .NET, zur asynchronen Programmierung und serviceorientierte Programmierung. Sie wissen dann, wie man mehrere Threads steuert und wie man auf entfernte Programmabläufe zugreift.

Inhalt

• Einführung & Motivation
  • Warum async/await? Evolution von Threads -> Tasks -> async/await
  • Vorteile: Skalierbarkeit, Responsiveness, bessere Ressourcenverwendung
  • Unterschiede zwischen paralleler und asynchroner Programmierung
• Moderne Techniken in .NET 9
  • async/await, ValueTask, Task, IAsyncEnumerable<T>
  • Task.Run, ConfigureAwait(false) - Best Practices
  • Neuerungen in .NET 9, z. B.:
    • Optimierungen im async State Machine Codegen
    • Verbesserte Performance für ValueTask
    • Task Pooling Mechanismen
• Parallele Programmierung
  • Unterschiede zu Async: Parallel.For, PLINQ, Parallel.Invoke
  • Wann was? - Entscheidungsmatrix
• Timer & Scheduled Execution
  • System.Threading.Timer, PeriodicTimer, Task.Delay
  • Neue Optionen in .NET 6+/.NET 9
• Delegates
  • Verwendung von Delegates und Func/Action für Callbacks
  • Vergleich: Delegates vs. Lambdas vs. Async Lambdas
• Synchronisation und Thread Safety
  • Grundlagen & Probleme
    • Race Conditions, Deadlocks, Synchronisationsbedarf erkennen
  • Aktuelle Synchronisationsmechanismen
    • lock, Monitor, Mutex, SemaphoreSlim, ReaderWriterLockSlim
    • Interlocked, Volatile, ThreadLocal<T>
    • Neues in .NET 9 (z. B. strukturelle Optimierungen)
  • Concurrent Collections
    • ConcurrentDictionary, ConcurrentQueue etc. - wann sie helfen
• Event-Driven & Reactive Patterns
  • Event-basierte async-Modelle: IObservable<T> / Reactive Extensions (Rx.NET)
  • Channels (System.Threading.Channels) - für Producer-Consumer-Szenarien
• Moderne serviceorientierte Kommunikation (REST, HTTP, gRPC)
  • Architekturüberblick
    • Microservices, Smart Clients, API-Gateways, Backend-for-Frontend
  • Aktuelle Kommunikationstechniken
    • REST mit HttpClientFactory, Polly, CancellationToken, Timeout
    • JSON (System.Text.Json), XML (fallback only)
    • HTTP/2 & HTTP/3 Support in .NET 9
  • Moderne Patterns
    • DTOs, AutoMapper, Input/Output Validation
    • Clean Architecture / Vertical Slices
  • gRPC (Optional - als REST-Alternative)
  • Warum gRPC? Vorteile/Nachteile gegenüber REST
  • Streaming & Async Communication mit Protobuf
• Best Practices & Fehlerquellen
  • Async all the way - wo auf keinen Fall .Result oder .Wait()
  • UI-Synchronisation in Blazor, WPF, WinForms
  • Exception Handling im Async-Kontext
  • Logging & Tracing (OpenTelemetry, Structured Logging)