如何编写测试用例以确保线程安全

Question

我在C ++中写了一个线程安全的（至少目的是）容器类。 我在访问成员时锁定互斥锁，并在完成时释放。 现在，如果它确实是线程安全的，我会尝试编写一个测试用例。 比方说，我有Container容器和两个线程Thread1 Thread2。

Container container;
Thread1()
{
    //Add N items to the container
}
Thread2()
{
    //Add N items to the container
}

通过这种方式，N = 1000可以正常工作。

但我不确定这种回归测试是否足够。 是否有一种确定性的方法来测试这样的类？

谢谢。

Answer 1

没有真正的方法来编写测试来证明其安全性。

您只能设计它，以便安全并测试您的设计是否已实施。 你能做的最好是压力测试吧。

Answer 2

我猜你写了一个通用容器，你想要验证两个不同的线程不能同时插入项目。

如果我的假设是正确的，那么我的主张是编写一个自定义类，你重载复制构造函数，插入一个可以参数化的睡眠。

要测试容器，为自定义类创建它的实例，然后在第一个线程中插入具有长sleep的自定义类的实例，同时启动第二个线程尝试插入自定义类的实例短暂的sleep 。 如果第二次插入在第一次插入之前返回，则表示测试失败。

Answer 3

这是一个合理的起点，不过我会提出一些建议：

1. 在四核计算机上运行测试以提高实际资源争用的几率。
2. 我不建议使用固定数量的线程，而是建议产生一个随机数量的线程，其下限等于测试机器上的处理器数量，上限是该数字的四倍。
3. 考虑偶尔运行大量项目（比如100,000）。
4. 在优化的发布（非调试）版本上运行测试。

如果您的目标是Windows，您可能需要考虑使用关键部分而不是互斥锁，因为它们通常性能更高。

Answer 4

证明它是安全的是不可能的，但是为了提高查找错误的压力测试机会，你可以修改容器的add方法，如下所示：

// Assuming all this is thread safe
if ( in_use_flag == true ) {
   error!
}
in_use_flag = true;

... original add method code ....

sleep( long_time );
in-use-flag = false;

这样你几乎可以确保两个线程同时尝试访问容器，并检查这种情况 - 从而确保线程安全实际工作。

PS我也会删除互斥保护只是为了看它失败一次。