Обзор

Lincheck — это фреймворк для тестирования конкурентного кода на JVM. При запуске тестов Lincheck исследует возможные чередования потоков в программе и сообщает о тех из них, которые приводят к некорректному поведению.

Для теста конкурентности в Lincheck достаточно перечислить операции для каждого потока и ожидаемые утверждения. Остальное Lincheck сделает сам:

class CounterTest {
    @Test // Test function declaration
    fun test() = Lincheck.runConcurrentTest {
        var counter = 0

        // Increments the counter concurrently
        val t1 = thread { counter++ }
        val t2 = thread { counter++ }

        // Waits for the threads to finish
        t1.join()
        t2.join()

        // Checks that both increments have been applied
        assertEquals(2, counter)
    }
}

Если тест завершается с ошибкой, Lincheck показывает чередование потоков и точки переключения между потоками, которые привели к ошибке:

| ------------------------------------------------------------------------------- |
|                   Main Thread                   |   Thread 1    |   Thread 2    |
| ------------------------------------------------------------------------------- |
| thread(block = Lambda#2): Thread#1              |               |               |
| thread(block = Lambda#3): Thread#2              |               |               |
| switch (reason: waiting for Thread 1 to finish) |               |               |
|                                                 |               | run()         |
|                                                 |               |   counter ➜ 0 |
|                                                 |               |   switch      |
|                                                 | run()         |               |
|                                                 |   counter ➜ 0 |               |
|                                                 |   counter = 1 |               |
|                                                 |               |   counter = 1 |
| Thread#1.join()                                 |               |               |
| Thread#2.join()                                 |               |               |
| counter.element ➜ 1                             |               |               |
| assertEquals(2, 1): threw AssertionFailedError  |               |               |
| ------------------------------------------------------------------------------- |

Как работает Lincheck

Каждый раз, когда JVM выполняет конкурентный код, порядок выполнения операций в потоках может меняться. Например, выполнение операции может быть прервано другой операцией в другом потоке. Само по себе это не является ошибкой, но может привести к ней, если в коде есть ошибки конкурентного выполнения.

Lincheck реализует две стратегии тестирования для поиска расписаний выполнения, приводящих к некорректному поведению:

• Проверка модели. Lincheck управляет планированием, вставляя в программу явные инструкции переключения потоков. Эти инструкции размещаются в точках синхронизации или при обращении к общей памяти. Проверка модели позволяет Lincheck сгенерировать точную трассу выполнения, приводящую к ошибке.

• Стресс-тестирование. Планированием управляет операционная система. Lincheck выполняет каждый сценарий несколько раз, чтобы повысить вероятность обнаружения ошибки.