到目前为止,我已经避免了测试多线程代码的噩梦,因为它似乎是一个太大的雷区。我想知道人们是如何测试依赖于线程的代码以获得成功执行的,或者人们是如何测试那些仅在两个线程以给定方式交互时才会出现的问题的?
对于今天的程序员来说,这似乎是一个非常关键的问题,恕我直言,将我们的知识集中在这个问题上是很有用的。
到目前为止,我已经避免了测试多线程代码的噩梦,因为它似乎是一个太大的雷区。我想知道人们是如何测试依赖于线程的代码以获得成功执行的,或者人们是如何测试那些仅在两个线程以给定方式交互时才会出现的问题的?
对于今天的程序员来说,这似乎是一个非常关键的问题,恕我直言,将我们的知识集中在这个问题上是很有用的。
当前回答
这个问题发布已经有一段时间了,但仍然没有答案…
Kleolb02的答案很好。我会试着讲得更详细一些。
有一种方法,我在c#代码中练习过。对于单元测试,您应该能够编写可重复的测试,这是多线程代码中的最大挑战。因此,我的回答旨在将异步代码强制到同步工作的测试装置中。
这是Gerard Meszaros的书“xUnit测试模式”中的一个想法,被称为“Humble Object”(第695页):必须将核心逻辑代码和任何闻起来像异步代码的东西分开。这将产生一个用于核心逻辑的类,它同步地工作。
这将使您能够以同步方式测试核心逻辑代码。您可以绝对控制对核心逻辑进行调用的时间,因此可以进行可重复的测试。这就是分离核心逻辑和异步逻辑的好处。
这个核心逻辑需要由另一个类来包装,这个类负责异步接收对核心逻辑的调用,并将这些调用委托给核心逻辑。产品代码将只通过该类访问核心逻辑。因为这个类应该只委托调用,所以它是一个没有太多逻辑的非常“愚蠢”的类。因此,您可以将这个异步工作类的单元测试保持在最小值。
在此之上的任何测试(测试类之间的交互)都是组件测试。同样在这种情况下,如果你坚持使用“Humble Object”模式,你应该能够完全控制时间。
其他回答
运行多个线程并不困难;这是小菜一碟。不幸的是,线程通常需要彼此通信;这就是困难所在。
最初发明的允许模块之间通信的机制是函数调用;当模块A想要与模块B通信时,它只调用模块B中的一个函数。不幸的是,这对线程不起作用,因为当你调用一个函数时,该函数仍然运行在当前线程中。
为了克服这个问题,人们决定采用一种更原始的通信机制:只声明一个特定的变量,并让两个线程都可以访问该变量。换句话说,允许线程共享数据。分享数据是人们自然而然想到的第一件事,这似乎是一个不错的选择,因为它看起来非常简单。我是说,能有多难,对吧?会出什么问题呢?
竞态条件。这就是可能、也将会出错的地方。
当人们意识到他们的软件由于竞争条件而遭受随机的、不可复制的灾难性失败时,他们开始发明复杂的机制,如锁和比较-交换,旨在防止此类事情的发生。这些机制属于广义的“同步”范畴。不幸的是,同步有两个问题:
这是很难做到的,所以很容易出现bug。 它是完全不可测试的,因为您无法测试竞态条件。
精明的读者可能会注意到“非常容易出现bug”和“完全不可测试”是一个致命的组合。
现在,在自动化软件测试的概念变得流行之前,我上面提到的机制已经被行业的大部分人发明和采用了;所以,没有人知道这个问题有多致命;他们只是认为这是一个很难的主题,需要高手程序员,每个人都能接受。
如今,无论我们做什么,我们都把测试放在第一位。所以,如果某些机制是不可测试的,那么使用该机制就是不可能的。因此,同步已经失宠;现在还在练的人已经很少了,而且练的人一天比一天少。
没有同步线程就不能共享数据;然而,最初的要求不是共享数据;它允许线程之间进行通信。除了共享数据之外,还存在其他更优雅的线程间通信机制。
其中一种机制是消息传递,也称为事件。
对于消息传递,整个软件系统中只有一个地方利用了同步,那就是我们用来存储消息的并发阻塞队列收集类。(我们的想法是,我们应该至少能把那一小部分做对。)
消息传递的优点是它不受竞态条件的影响,并且是完全可测试的。
Pete Goodliffe有一个关于线程代码单元测试的系列。
是很困难的。我采用了更简单的方法,尽量将线程代码从实际测试中抽象出来。皮特确实提到了我分手的方式是错误的但我要么是正确的,要么就是我很幸运。
有一篇关于这个主题的文章,在示例代码中使用Rust作为语言:
https://medium.com/@polyglot_factotum/rust-concurrency-five-easy-pieces-871f1c62906a
总而言之,诀窍在于编写并发逻辑,使其对涉及多个执行线程的非确定性具有健壮性,使用通道和condvars等工具。
然后,如果这就是您构建“组件”的方式,那么测试它们的最简单方法是使用通道向它们发送消息,然后阻塞其他通道以断言组件发送某些预期的消息。
链接到的文章完全使用单元测试编写。
我做过很多这样的事,的确很糟糕。
一些建议:
GroboUtils for running multiple test threads alphaWorks ConTest to instrument classes to cause interleavings to vary between iterations Create a throwable field and check it in tearDown (see Listing 1). If you catch a bad exception in another thread, just assign it to throwable. I created the utils class in Listing 2 and have found it invaluable, especially waitForVerify and waitForCondition, which will greatly increase the performance of your tests. Make good use of AtomicBoolean in your tests. It is thread safe, and you'll often need a final reference type to store values from callback classes and suchlike. See example in Listing 3. Make sure to always give your test a timeout (e.g., @Test(timeout=60*1000)), as concurrency tests can sometimes hang forever when they're broken.
清单1:
@After
public void tearDown() {
if ( throwable != null )
throw throwable;
}
清单2:
import static org.junit.Assert.fail;
import java.io.File;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.Random;
import org.apache.commons.collections.Closure;
import org.apache.commons.collections.Predicate;
import org.apache.commons.lang.time.StopWatch;
import org.easymock.EasyMock;
import org.easymock.classextension.internal.ClassExtensionHelper;
import static org.easymock.classextension.EasyMock.*;
import ca.digitalrapids.io.DRFileUtils;
/**
* Various utilities for testing
*/
public abstract class DRTestUtils
{
static private Random random = new Random();
/** Calls {@link #waitForCondition(Integer, Integer, Predicate, String)} with
* default max wait and check period values.
*/
static public void waitForCondition(Predicate predicate, String errorMessage)
throws Throwable
{
waitForCondition(null, null, predicate, errorMessage);
}
/** Blocks until a condition is true, throwing an {@link AssertionError} if
* it does not become true during a given max time.
* @param maxWait_ms max time to wait for true condition. Optional; defaults
* to 30 * 1000 ms (30 seconds).
* @param checkPeriod_ms period at which to try the condition. Optional; defaults
* to 100 ms.
* @param predicate the condition
* @param errorMessage message use in the {@link AssertionError}
* @throws Throwable on {@link AssertionError} or any other exception/error
*/
static public void waitForCondition(Integer maxWait_ms, Integer checkPeriod_ms,
Predicate predicate, String errorMessage) throws Throwable
{
waitForCondition(maxWait_ms, checkPeriod_ms, predicate, new Closure() {
public void execute(Object errorMessage)
{
fail((String)errorMessage);
}
}, errorMessage);
}
/** Blocks until a condition is true, running a closure if
* it does not become true during a given max time.
* @param maxWait_ms max time to wait for true condition. Optional; defaults
* to 30 * 1000 ms (30 seconds).
* @param checkPeriod_ms period at which to try the condition. Optional; defaults
* to 100 ms.
* @param predicate the condition
* @param closure closure to run
* @param argument argument for closure
* @throws Throwable on {@link AssertionError} or any other exception/error
*/
static public void waitForCondition(Integer maxWait_ms, Integer checkPeriod_ms,
Predicate predicate, Closure closure, Object argument) throws Throwable
{
if ( maxWait_ms == null )
maxWait_ms = 30 * 1000;
if ( checkPeriod_ms == null )
checkPeriod_ms = 100;
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
while ( !predicate.evaluate(null) ) {
Thread.sleep(checkPeriod_ms);
if ( stopWatch.getTime() > maxWait_ms ) {
closure.execute(argument);
}
}
}
/** Calls {@link #waitForVerify(Integer, Object)} with <code>null</code>
* for {@code maxWait_ms}
*/
static public void waitForVerify(Object easyMockProxy)
throws Throwable
{
waitForVerify(null, easyMockProxy);
}
/** Repeatedly calls {@link EasyMock#verify(Object[])} until it succeeds, or a
* max wait time has elapsed.
* @param maxWait_ms Max wait time. <code>null</code> defaults to 30s.
* @param easyMockProxy Proxy to call verify on
* @throws Throwable
*/
static public void waitForVerify(Integer maxWait_ms, Object easyMockProxy)
throws Throwable
{
if ( maxWait_ms == null )
maxWait_ms = 30 * 1000;
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
for(;;) {
try
{
verify(easyMockProxy);
break;
}
catch (AssertionError e)
{
if ( stopWatch.getTime() > maxWait_ms )
throw e;
Thread.sleep(100);
}
}
}
/** Returns a path to a directory in the temp dir with the name of the given
* class. This is useful for temporary test files.
* @param aClass test class for which to create dir
* @return the path
*/
static public String getTestDirPathForTestClass(Object object)
{
String filename = object instanceof Class ?
((Class)object).getName() :
object.getClass().getName();
return DRFileUtils.getTempDir() + File.separator +
filename;
}
static public byte[] createRandomByteArray(int bytesLength)
{
byte[] sourceBytes = new byte[bytesLength];
random.nextBytes(sourceBytes);
return sourceBytes;
}
/** Returns <code>true</code> if the given object is an EasyMock mock object
*/
static public boolean isEasyMockMock(Object object) {
try {
InvocationHandler invocationHandler = Proxy
.getInvocationHandler(object);
return invocationHandler.getClass().getName().contains("easymock");
} catch (IllegalArgumentException e) {
return false;
}
}
}
清单3:
@Test
public void testSomething() {
final AtomicBoolean called = new AtomicBoolean(false);
subject.setCallback(new SomeCallback() {
public void callback(Object arg) {
// check arg here
called.set(true);
}
});
subject.run();
assertTrue(called.get());
}
For J2E code, I've used SilkPerformer, LoadRunner and JMeter for concurrency testing of threads. They all do the same thing. Basically, they give you a relatively simple interface for administrating their version of the proxy server, required, in order to analyze the TCP/IP data stream, and simulate multiple users making simultaneous requests to your app server. The proxy server can give you the ability to do things like analyze the requests made, by presenting the whole page and URL sent to the server, as well as the response from the server, after processing the request.
您可以在不安全的http模式下找到一些错误,在这种模式下,您至少可以分析正在发送的表单数据,并为每个用户系统地更改表单数据。但真正的测试是在https(安全套接字层)中运行。然后,您还必须有系统地修改会话和cookie数据,这可能有点复杂。
在测试并发性时,我发现的最好的错误是,当我发现开发人员在登录时依赖Java垃圾收集来关闭登录时建立的到LDAP服务器的连接请求。这导致用户暴露在其他用户的会话中,当试图分析服务器瘫痪时发生了什么,几乎每隔几秒钟就能完成一次事务时,结果非常令人困惑。
In the end, you or someone will probably have to buckle down and analyze the code for blunders like the one I just mentioned. And an open discussion across departments, like the one that occurred, when we unfolded the problem described above, are most useful. But these tools are the best solution to testing multi-threaded code. JMeter is open source. SilkPerformer and LoadRunner are proprietary. If you really want to know whether your app is thread safe, that's how the big boys do it. I've done this for very large companies professionally, so I'm not guessing. I'm speaking from personal experience.
提醒一句:理解这些工具确实需要一些时间。这不是简单地安装软件并启动GUI的问题,除非您已经接触过多线程编程。我试图确定需要理解的3个关键领域(表单、会话和cookie数据),希望至少从理解这些主题开始,可以帮助您集中精力快速获得结果,而不必通读整个文档。