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使用 ConTest 进行多线程单元测试

王朝other·作者佚名  2008-05-31
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众所周知并行程序设计易于产生 bug。更为严重的是,往往在开发过程的晚期当这些并行 bug 引起严重的损害时才能发现它们并且难于调试它们。即使彻底地对它们进行了调试,常规的单元测试实践也很可能遗漏并行 bug。在本文中,并行专家 Shmuel Ur 和 Yarden Nir-BUChbinder 解释了为什么并行 bug 如此难于捕捉并且介绍了 IBM Research 的一种新的解决方案。

并行程序易于产生 bug 不是什么秘密。编写这种程序是一种挑战,并且在编程过程中静静产生的 bug 不轻易被发现。许多并行 bug 只有在系统测试、功能测试时才能被发现或由用户发现。到那时修复它们需要高昂的费用 -- 假设能够修复它们 -- 因为它们是如此难于调试。

在本文中,我们介绍了 ConTest,一种用于测试、调试和测量并行程序范围的工具。正如您将很快看到的,ConTest 不是单元测试的取代者,但它是处理并行程序的单元测试故障的一种补充技术。

注重本文中包含了一个 示例软件包 ,一旦理解了有关 ConTest 如何工作的基本知识,您就可以自己使用该软件包进行试验。

为什么单元测试还不够

当问任何 Java™ 开发者时,他们都会告诉您单元测试是一种好的实践。在单元测试上做适当的投入,随后将得到回报。通过单元测试,能较早地发现 bug 并且能比不进行单元测试更轻易地修复它们。但是普通的单元测试方法(即使当彻底地进行了测试时)在查找并行 bug 方面不是很有效。这就是为什么它们能逃到程序的晚期 。

为什么单元测试经常遗漏并行 bug?通常的说法是并行程序(和 bug)的问题在于它们的不确定性。但是对于单元测试目的而言,荒谬性在于并行程序是非常 确定的。下面的两个示例解释了这一点。

无修饰的 NamePrinter

第一个例子是一个类,该类除了打印由两部分构成的名字之外,什么也不做。出于教学目的,我们把此任务分在三个线程中:一个线程打印人名,一个线程打印空格,一个线程打印姓和一个新行。一个包括对锁进行同步和调用 wait() 和 notifyAll() 的成熟的同步协议能保证所有事情以正确的顺序发生。正如您在清单 1 中看到的,main() 充当单元测试,用名字 "Washington Irving" 调用此类:

清单 1. NamePrinter

public class NamePrinter {

private final String firstName;

private final String surName;

private final Object lock = new Object();

private boolean printedFirstName = false;

private boolean spaceRequested = false;

public NamePrinter(String firstName, String surName) {

this.firstName = firstName;

this.surName = surName;

}

public void print() {

new FirstNamePrinter().start();

new SpacePrinter().start();

new SurnamePrinter().start();

}

private class FirstNamePrinter extends Thread {

public void run() {

try {

synchronized (lock) {

while (firstName == null) {

lock.wait();

}

System.out.print(firstName);

printedFirstName = true;

spaceRequested = true;

lock.notifyAll();

}

} catch (InterruptedException e) {

assert (false);

}

}

}

private class SpacePrinter extends Thread {

public void run() {

try {

synchronized (lock) {

while ( ! spaceRequested) {

lock.wait();

}

System.out.print(' ');

spaceRequested = false;

lock.notifyAll();

}

} catch (InterruptedException e) {

assert (false);

}

}

}

private class SurnamePrinter extends Thread {

public void run() {

try {

synchronized(lock) {

while ( ! printedFirstName spaceRequested surName == null) {

lock.wait();

}

System.out.println(surName);

}

} catch (InterruptedException e) {

assert (false);

}

}

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println();

new NamePrinter("Washington", "Irving").print();

}

}

 
 
 
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