为自定义 Barrier 设计测试类

Question

在我的课程作业中，我必须使用锁来实现自定义屏障类。 为了测试我的LockBarrier 类，我想出了以下测试代码。它工作正常，但我担心这是否是正确的做法。您能否建议我可以做的改进，特别是构建课程。我认为我的编码方式不正确。欢迎提出任何建议。

public class TestDriver 
{
        private static LockBarrier barrier;

        static class Runnable1 implements Runnable
        {
            public Runnable1()
            { }

            public void run()
            {
                try
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" lazy arrived at barrier");
                    Thread.sleep(10000);
                    barrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" passed barrier");           

                }
                catch (InterruptedException ie)
                {
                    System.out.println(ie);
                }
            }     

        }

        static class Runnable2 implements Runnable
        {       

            public Runnable2()
            { } 

            public void run()
            {
                try
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" quick arrived at barrier");

                    //barrier.await(1,TimeUnit.SECONDS);
                    barrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" passed barrier");
                }               
                catch (InterruptedException ie)
                {
                    System.out.println(ie);
                }
            }
        }

        static class Runnable3 implements Runnable
        {
            public Runnable3()
            { }

            public void run()
            {
                try
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" very lazy arrived at barrier");
                    Thread.sleep(20000);
                    barrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+" passed barrier");
                }               
                catch (InterruptedException ie)
                { 
                    System.out.println(ie);
                }
            }
        }


        public static void main(String[] args) throws InterruptedException
        {
            barrier = new LockBarrier(3);           
            Thread t1 = new Thread(new TestDriver.Runnable1());
            Thread t2 = new Thread(new TestDriver.Runnable2());
            Thread t3 = new Thread(new TestDriver.Runnable3());         
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();

            t1.join();
            t2.join();
            t3.join();
        }   
} 

Answer 1

为您的类分离并发

同时测试东西很难（tm）！ GOOS 在其他人中建议将并发部分与正在做一些工作的部分分开。因此，例如，如果您有一些 Scheduler 应该在一个或多个线程上安排一些任务。您可以将负责线程的部分传递给您的调度程序，并测试调度程序是否与该对象正确协作。这更像是经典的单元测试风格。

带有`Scheduler 的示例是here，它使用了一个模拟框架来提供帮助。如果您不熟悉这些想法，请不要担心，它们可能与您的测试无关。

话虽如此，您实际上可能希望以多线程方式“在上下文中”运行您的类。这似乎是您在上面编写的那种测试。这里的诀窍是保持测试的确定性。好吧，我这么说，有几个选择。

确定性

如果您可以设置您的测试以确定性的方式进行，在继续前等待关键点满足条件，您可以尝试模拟特定条件进行测试。这意味着准确了解您想要测试的内容（例如，强制代码进入死锁）并确定性地逐步执行（例如，使用 CountdownLatches 等抽象来“同步”移动部分）。

当您尝试使一些多线程测试同步其移动部分时，您可以使用任何可用的并发抽象，但这很困难，因为它是并发的；事情可能会以意想不到的顺序发生。您正在尝试通过使用 sleep 调用在您的测试中解决这个问题。我们通常不喜欢在测试中睡觉，因为它会使测试运行得更慢，而且当你有数千个测试要运行时，每一毫秒都很重要。如果您将睡眠时间降低太多，则测试将变得不确定，并且无法保证排序。

一些例子包括

• Forcing a deadlock 使用 CountdownLatch
• Setting up a thread to be interuptted

您发现了一个陷阱，即主测试线程将在新生成的被测线程完成之前完成（使用join）。另一种方法是等待条件，例如使用WaitFor。

浸泡/负载测试

另一个选择是设置一个测试来设置、运行和垃圾邮件你的类，以试图重载它们并迫使它们暴露一些微妙的并发问题。在这里，就像在其他样式中一样，您需要设置特定的断言，以便您可以判断类是否以及何时背叛了自己。

然后，如果您正在测试，我建议您提出一个断言，以便您可以看到针对您的班级的正面和负面运行，并替换 sleep（和 system.out 调用。如果可以，运行您使用 JUnit 之类的测试更加独特。

例如，您开始使用的基本测试可能如下所示

public class TestDriver {

    private static final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
    private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

    static class Runnable1 implements Runnable {
        public void run() {
            try {
                barrier.await();
                counter.getAndIncrement();
            } catch (Exception ie) {
                throw new RuntimeException();
            }
        }

    }

    @Test (timeout = 200)
    public void shouldContinueAfterBarrier() throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new Runnable1());
        Thread t2 = new Thread(new Runnable1());
        Thread t3 = new Thread(new Runnable1());
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t1.join();
        t2.join();
        t3.join();
        assertThat(counter.get(), is(3));
    }
}

如果可能的话，给你的 Barrier 添加一个超时是一个很好的做法，并且会帮助编写一个像这样的否定测试

public class TestDriver {

    private static final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
    private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);

    static class Runnable1 implements Runnable {
        public void run() {
            try {
                barrier.await(10, MILLISECONDS);
                counter.getAndIncrement();
            } catch (Exception ie) {
                throw new RuntimeException();
            }
        }
    }

    @Test (timeout = 200)
    public void shouldTimeoutIfLastBarrierNotReached() throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new Runnable1());
        Thread t2 = new Thread(new Runnable1());
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        assertThat(counter.get(), is(not((3))));
    }

}

如果您想发布您的实现，我们或许可以提出更多替代方案。希望能给你一些想法......

编辑：另一种选择是进入屏障对象以获得更细粒度的断言，例如，

@Test (timeout = 200)
public void shouldContinueAfterBarrier() throws InterruptedException, TimeoutException {
    Thread t1 = new Thread(new BarrierThread(barrier));
    Thread t2 = new Thread(new BarrierThread(barrier));
    Thread t3 = new Thread(new BarrierThread(barrier));
    assertThat(barrier.getNumberWaiting(), is(0));
    t1.start();
    t2.start();
    waitForBarrier(2);
    t3.start();
    waitForBarrier(0);
}

private static void waitForBarrier(final int barrierCount) throws InterruptedException, TimeoutException {
    waitOrTimeout(new Condition() {
        @Override
        public boolean isSatisfied() {
            return barrier.getNumberWaiting() == barrierCount;
        }
    }, timeout(millis(500)));
}

编辑：我在http://tempusfugitlibrary.org/recipes/2012/05/20/testing-concurrent-code/ 上写了一些内容

Answer 2

代码对我来说看起来不错。也许您可以将 LockBarrier 传递给 Runnable，而不是在外面声明。