Laufzeitsystems

Ein Laufzeitsystem bezeichnet die Softwareebene, die die Ausführung eines Programms während der Laufzeit unterstützt. Es agiert zwischen dem kompilierten Code, dem Betriebssystem und den Ressourcen und stellt grundlegende Dienste bereit, die die Ausführung eines Programms benötigt. Dazu gehören Speicherverwaltung, Fehler- und Ausnahmenbehandlung, Thread- und Scheduler-Funktionen sowie der Zugriff auf I/O, Dateisysteme und Netzwerke.

Zu den zentralen Aufgaben gehören außerdem die Verwaltung von Typinformationen, dynamische Bibliotheken oder Module sowie Unterstützungen für dynamische Sprachen, Garbage Collection und Just-In-Time-Compilation in bestimmten Laufzeitumgebungen. Manche Laufzeitsysteme enthalten auch einen virtuellen Rechner (VM) oder eine Interpreter-Schicht, die den Programmcode während der Ausführung interpretiert oder JIT-kodiert.

Typische Formen bestehen in VM-basierten Laufzeitsystemen wie der Java Virtual Machine (JVM) oder dem .NET Common Language Runtime (CLR), in interpretierten Umgebungen wie CPython, Ruby oder JavaScript-Laufzeiten (Node.js), sowie in nativen Laufzeitbibliotheken wie CRT/libc, die bei Compilern wie C/C++ mitgeliefert werden. In eingebetteten oder ressourcenbeschränkten Systemen können Laufzeitsysteme sehr klein ausfallen.

Abzugrenzen ist das Laufzeitsystem vom Betriebssystem und von der Compiler-Laufzeit, obwohl es Überschneidungen gibt. Das Betriebssystem verwaltet Ressourcen auf Systemebene, während das Laufzeitsystem spezifische Programmlaufzeitdienste bereitstellt. In vielen Sprachen bildet das Laufzeitsystem die zentrale Laufzeitplattform, auf der Sicherheit, Portabilität und Leistung abhängen.

Die Gestaltung von Laufzeitsystemen beeinflusst Stabilität, Reaktionsfähigkeit und Speicherverbrauch einer Anwendung. Wichtige Aspekte sind Garbage-Collection-Strategien, Multithreading-Unterstützung, Speicher-Isolierung, Fehlerbehandlung und Interoperabilität mit nativen Bibliotheken.