并发程序测试——基于扩展同步序列的Java多线程程序可达性测试方法

摘要

测试是软件质量保证的重要手段，并发程序固有的非确定性给测试造成困难。解决这一困难目前存在许多方法，它们所采取的策略可以归结为两类:非确定性测试策略和确定性测试策略。可达性测试方法由于将非确定性策略和确定性策略相结合，充分吸收二者的优点，从而在并发程序测试中得到广泛关注。和其他大部分并发程序测试方法类似，传统可达性测试方法也以同步序列的覆盖程度作为测试充分性的衡量标准。但是，同步序列由于自身的特点，不包含共享对象非同步方法触发的事件，使得测试方法无法有效测试到非同步方法代码，因此，采用传统可达性方法测试jave多线程程序时，无法检测共享对象操作方法未同步错误及其引起的同步不当等错误，体现出一定的局限性。为了克服这一点，本文提出一种基于扩展同步序列的可达性侧试方法。该方法对同步序列进行扩展，并根据扩展同步序列特点，改进竟争变体的计算算法和基于前缀的程序再现算法，最终实现基于扩展同步序列的可达性测试方法。基于上述思想实现了基于扩展同步序列的可达性测试方法的工具--RTTBESYN。同时，基于不同的验证目标，设计三个实现经典生产者-消费者模式的Java多线程程序实例，用于方法的实例验证。实验表明，本文提出的基于扩展同步序列的方法能够有效检测上述未同步错误和同步不当等错误，突破了传统可达性测试方法局限性。

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文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景与动因

1.2研究目标

1.3本文组织

1.4主要工作

第二章Java并发机制与并发错误

2.1 Java语言并发机制

2.2 Java多线程程序并发错误

第三章并发程序测试方法

3.1非确定性测试

3.2确定性测试

3.3可达性测试

第四章基于扩展同步序列的可达性测试方法

4.1同步序列局限性

4.2扩展同步序列

4.3基于扩展同步序列的可达性测试方法

第五章测试工具

5.1 RTTBESYN总体思想与体系结构

5.2基于扩展同步序列程序再现

5.3扩展同步序列竞争变体计算

5.4工具RTTBESYN总控与结果评估

5.5工具操作与使用

第六章实例验证

6.1实例验证一

6.2实例验证二

6.3实例验证三

第七章结束语

7.1主要研究成果

7.2并发程序回归测试框架

7.3未来研究方向

参考文献

作者参与的科研工作及发表的论文