Lauf­zeit­um­ge­bung: Was ist eine Runtime En­vi­ron­ment?

Wir nutzen täglich eine Vielzahl an Pro­gram­men, um ver­schie­de­ne Funk­tio­nen wie Gra­fik­be­ar­bei­tung, Text­ver­ar­bei­tung oder Kal­ku­la­tio­nen aus­zu­füh­ren. Mitt­ler­wei­le ist es Standard, dass diese An­wen­dun­gen unter allen Be­din­gun­gen möglichst schnell und rei­bungs­los laufen. Für Ent­wick­ler stellt dies jedoch eine Her­aus­for­de­rung dar, denn die meist­ge­nutz­ten Be­triebs­sys­te­me – Windows, macOS und Linux – un­ter­schei­den sich deutlich. Hinzu kommt, dass ver­schie­de­ne Versionen desselben Be­triebs­sys­tems verwendet werden. Theo­re­tisch wäre es notwendig, jedes Programm an jede Be­triebs­sys­tem-Version an­zu­pas­sen. Um das zu umgehen, nutzen Ent­wick­ler Lauf­zeit­um­ge­bun­gen (engl. Runtime En­vi­ron­ments).

Die Lauf­zeit­um­ge­bung wird im Eng­li­schen als Runtime En­vi­ron­ment, kurz RTE, be­zeich­net. Auch wenn Sie von einer Aus­führ­um­ge­bung oder seltener Ab­lauf­um­ge­bung lesen, ist damit die Lauf­zeit­um­ge­bung gemeint. Doch was ist das ei­gent­lich?

Lauf­zeit­um­ge­bun­gen fungieren – ver­ein­facht aus­ge­drückt – als kleine Be­triebs­sys­te­me und stellen alle Funk­tio­na­li­tä­ten zur Verfügung, die ein Programm zur Aus­füh­rung benötigt. Dazu zählen sowohl Schnitt­stel­len zu phy­si­schen Elementen der Hardware als auch User-In­ter­ak­tio­nen und Software-Kom­po­nen­ten.

Eine Lauf­zeit­um­ge­bung lädt An­wen­dungs­pro­gram­me und lässt diese auf einer Plattform ablaufen. Auf dieser Plattform stehen alle not­wen­di­gen Res­sour­cen zur Verfügung, um das Programm un­ab­hän­gig vom Be­triebs­sys­tem aus­zu­füh­ren. So ist bei­spiels­wei­se das Abspielen von Flash-Filmen nur mit der passenden Lauf­zeit­um­ge­bung – dem Adobe Flash Player – möglich. Ist diese Umgebung vorhanden, lassen sich Flash-Filme un­ab­hän­gig von Browser oder Be­triebs­sys­tem immer in gleicher Qualität und mit derselben Funk­ti­ons­wei­se abspielen.

Über das so­ge­nann­te Lauf­zeit­sys­tem in­ter­agiert eine laufende Anwendung mit der Lauf­zeit­um­ge­bung. Die Lauf­zeit­um­ge­bung wiederum ver­mit­telt zwischen dem An­wen­dungs­pro­gramm und dem Be­triebs­sys­tem. Sobald ein Programm aus­ge­führt wird, sendet es An­wei­sun­gen an den Prozessor des Computers sowie den Ar­beits­spei­cher und greift auf Sys­tem­res­sour­cen zu. Zur Lauf­zeit­um­ge­bung zählen also die Hardware, Spei­cher­platz und Um­ge­bungs­va­ria­blen sowie die In­ter­ak­tio­nen des Users und Software-Kom­po­nen­ten.

Eine Lauf­zeit­um­ge­bung stellt ver­schie­de­ne Grund­funk­tio­nen für Speicher, Netzwerke oder Hardware zur Verfügung. Diese Funk­tio­nen führt die Lauf­zeit­um­ge­bung anstelle des An­wen­dungs­pro­gramms und un­ab­hän­gig vom Be­triebs­sys­tem aus, dazu zählen u. a. das Lesen und Schreiben von Dateien, das Steuern von Ein- und Aus­ga­be­ge­rä­ten, das Suchen, Sortieren oder Verwalten von Dateien oder der Da­ten­trans­port über Netzwerke.

Als User pro­fi­tie­ren Sie von Lauf­zeit­um­ge­bun­gen, weil Programme auf alle not­wen­di­gen Funk­tio­na­li­tä­ten zugreifen und dadurch un­ab­hän­gig vom Be­triebs­sys­tem funk­tio­nie­ren können. Zudem haben Programme eine iden­ti­sche Be­nut­zer­flä­che, un­ab­hän­gig davon, ob diese unter Windows, macOS oder Linux laufen. Ent­wick­ler nutzen Runtime En­vi­ron­ments, um An­wen­dun­gen während der Aus­füh­rung zu testen. Im Fall eines Fehlers meldet die Lauf­zeit­um­ge­bung den Grund für den Absturz oder die Fehl­funk­ti­on. Auch Frame­works zählen zu den Lauf­zeit­um­ge­bun­gen. Diese Pro­gramm­ge­rüs­te ver­ein­fa­chen die Software-Ent­wick­lung und stellen Lauf­zeit­um­ge­bun­gen bereit, mit denen die er­stell­ten An­wen­dun­gen aus­ge­führt werden.

Wie erwähnt er­mög­li­chen Lauf­zeit­um­ge­bun­gen eine platt­form­über­grei­fen­de Funk­tio­na­li­tät von An­wen­dun­gen. Das ver­ein­facht die Ent­wick­lung, denn das Programm muss nicht für jedes Be­triebs­sys­tem und jede Version neu angepasst werden. Nutzt ein Programm bei der Aus­füh­rung die Funk­tio­na­li­tä­ten einer Lauf­zeit­um­ge­bung, pro­fi­tie­ren User auf allen Systemen von den gleichen Funk­tio­nen und einer nahezu iden­ti­schen Be­nut­zer­ober­flä­che.

Ein weiterer Vorteil ist das Einsparen von Res­sour­cen: Ähnliche An­wen­dun­gen können die gleiche Lauf­zeit­um­ge­bung nutzen und sich ge­mein­sa­me Kom­po­nen­ten teilen.

Eines der besten Beispiele für Lauf­zeit­um­ge­bun­gen ist Java: Die Aus­füh­rung von Java-Pro­gram­men setzt die ent­spre­chen­de Lauf­zeit­um­ge­bung voraus – die Java Runtime En­vi­ron­ment. Java-Programme sind daher wei­test­ge­hend vom zu­grun­de­lie­gen­den Be­triebs­sys­tem un­ab­hän­gig und mit der ent­spre­chen­den Lauf­zeit­um­ge­bung auf jedem Be­triebs­sys­tem aus­führ­bar. Da die Java-Lauf­zeit­um­ge­bung eine Software-Plattform ist, wird diese auch als „Java-Plattform“ be­zeich­net. Sie besteht aus einer Pro­gram­mier­schnitt­stel­le, einer virtuelle Maschine sowie aus ver­schie­de­nen Pro­gramm­bi­blio­the­ken. Die Pro­gram­mier­spra­che Java wird in der API (Ap­pli­ca­ti­on and Pro­gramming Interface) be­reit­ge­stellt.

Einige weitere bekannte Beispiele für Lauf­zeit­um­ge­bun­gen sind:

• Ac­tion­S­cript Ap­pli­ca­ti­on (ASAP): Bietet Bausteine für Flash-Ent­wick­ler.
• Blueprint: Das CSS-Framework be­rück­sich­tigt Defizite in der Kom­pa­ti­bi­li­tät von Browsern und er­leich­tert die Op­ti­mie­rung von CSS. Blueprint ist auch als CMS Basis Theme für Drupal und WordPress verfügbar.
• Common Language Runtime: Eine virtuelle Lauf­zeit­um­ge­bung für .NET-An­wen­dun­gen, in­ter­pre­tiert Common In­ter­me­dia­te Language Code.
• Crystal Space: Umfasst einen 3D-Engine und wird zur Spiele-Ent­wick­lung und der Ent­wick­lung anderer 3D-Dar­stel­lun­gen ein­ge­setzt; kostenlos.
• Cygwin: Eine Lauf­zeit­um­ge­bung für Linux-An­wen­dun­gen, die dadurch auch auf Windows, macOS und anderen Be­triebs­sys­te­men laufen.
• .NET Framework: Windows-.NET-An­wen­dun­gen sind nur mit diesem Microsoft-Framework aus­führ­bar.
• Node.js: Die Ja­va­Script-Lauf­zeit­um­ge­bung er­mög­licht die ser­ver­sei­ti­ge Ver­wen­dung der Skript­spra­che. Der Schöpfer selbst kri­ti­siert jedoch einiges an Node.js und ent­wi­ckelt mit Deno eine neue, modernere und sicherere Lauf­zeit­um­ge­bung für ser­ver­sei­ti­ges Ja­va­Script.
• Visual Basic Runtime: Wird für viele Shareware- und Freeware-Programme benötigt.
• WINE: Mit dieser Lauf­zeit­um­ge­bung laufen Windows-An­wen­dun­gen auch auf anderen Be­triebs­sys­te­men wie Linux, FreeBSD oder macOS. Die Kom­pa­ti­bi­li­tät ist jedoch nicht voll­stän­dig ge­währ­leis­tet.
• XULRunner: Eine Lauf­zeit­um­ge­bung für XUL-An­wen­dun­gen wie Firefox, Thun­der­bird oder Songbird; grund­sätz­lich laufen diese An­wen­dun­gen auch ohne XULRunner. In Zukunft wird die ge­mein­sa­me Lauf­zeit­um­ge­bung jedoch verstärkt ein­ge­setzt, um Res­sour­cen zu sparen.