C#中单元测试线程安全性

Question

考虑以下操作：

public Dictionary<string, string> objectDictionary = new Dictionary<string, string>();

source = () =>
{
    if (!objectDictionary.ContainsKey("demo"))
    { objectDictionary.Add("demo", "value"); }
};

这个方法不是线程安全的，因为有可能两个线程同时进入到

public Dictionary<string, string> objectDictionary = new Dictionary<string, string>();

条件。

现在，我正在考虑一种解决方案，测试此方法是否线程安全，因此我想出了以下解决方案：

var isThreadSafe = true;

// Check to see if the action can be considered as thread safe.
try { for (var i = 0; i < 1000; i++) { Parallel.Invoke(() => action(), () => action()); } }
catch (Exception) { isThreadSafe = false; }

问题在于布尔变量 'isThreadSafe' 没有被设置为 false。如果我调试应用程序，那么就会出现与线程安全相关的错误，“已经添加了具有相同键的项”。现在，是否有更好的单元测试方法？

- Complexity

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问题实际上是为什么这个代码没有捕获到异常。 - Weyland Yutani

你检查了哪些异常被捕获了吗？（如果我没记错的话，可以通过 Visual Studio 的菜单设置某些异常无法被用户捕获） - Thomas

目前您只在并行运行 2 个任务，干扰的概率较小。使用 Parallel.For 可以根据机器资源的可用性并行运行它。我想这应该会有所帮助。 - Sriram Sakthivel

当我使用1000000个并行迭代的“Parallel.For”时，它也无法工作，我想我只能放弃 :) - Complexity

你可能会对微软研究中心的CHESS项目感兴趣。 - Damien_The_Unbeliever

Answer 1

在每次迭代开始时，您需要清除字典。否则，无论您运行多少次（100,000次、1000次或1次），在添加项之前只会有一次竞争的机会，而ContainsKey("demo")始终返回false。

解决方案是在每次迭代开始时清除字典：

for (var i = 0; i < 1000; n++)
{
    objectDictionary.Clear();
    Parallel.Invoke(action, action);
}

请注意，Dictionary不是线程安全的，如果从多个线程中频繁地调用任何非线程安全的类，可能会导致程序挂起而不是异常。虽然我怀疑在使用Add和ContainsKey时不会发生挂起。

- Weyland Yutani

Answer 2

测试竞争条件的代码将会极其困难，特别是在自动化测试方面。竞争条件的定义就是不会持续地可重现。此外，可能会出现各种问题。可能会抛出许多不同类型的异常，但也有可能会在您的集合中显示垃圾数据、丢失数据或出现各种其他类型的奇怪行为。

竞争条件也非常依赖于各种操作的时间安排。当您调试程序并逐步执行时，您最终人为地（而且通常是显著地）改变了这些时间安排，以一种可能会改变各种竞争条件结果的方式。调试程序的行为本身可能会创建或隐藏不同的错误，这正是您现在所看到的情况。

要准确地测试所有可能的错误行为，您需要首先预测可能出错的情况，这意味着需要理解所有可能的不支持行为。这就是处理多线程程序如此困难的原因。

- Servy

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谢谢。我知道这很难测试，但我想尽可能覆盖多种情况。 - Complexity

@复杂性 实际上全面测试可能的执行路径的大部分是不可能的。即使是单线程代码，要覆盖复杂程序中可能的执行排列的显著百分比也很困难，但当您有多个线程并且每个操作的顺序都是变化的可能位置时，真正有机会发现您没有预料到的错误非常非常低。实际上，您需要能够有效地推理编写程序。 - Servy