Java中怎么测试线程的安全性

首先，我通过执行程序创建线程池。然后，我通过Submit（）提交10个Callable类型的对象。他们每个都会在书架上添加一本唯一的新书。所有这些将由池中的10个线程中的某些线程以某种不可预测的顺序执行。

然后，我通过Future类型的对象列表获取其执行者的结果。最后，我计算创建的唯一图书ID的数量。如果数字为10，则没有冲突。我使用Set集合来确保ID列表仅包含唯一元素。

我们看一下这样改造后的运行结果：

测试也通过了，但是，它不够强壮。这里的问题是它并没有真正从多个并行线程测试这些书。在两次调用commit（）之间经过的时间足够长，可以完成books.add（）的执行。这就是为什么实际上只有一个线程可以同时运行的原因。

我们可以通过修改一些代码再来检查它：

@Test public void addsAndRetrieves3() {  Books books = new Books();  int threads = 10;  ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(threads);  AtomicBoolean running = new AtomicBoolean();  AtomicInteger overlaps = new AtomicInteger();  Collection> futures = new ArrayList<>(threads);  for (int t = 0; t < threads; ++t) {   final String title = String.format("Book #%d", t);   futures.add(     service.submit(       () -> {        if (running.get()) {         overlaps.incrementAndGet();        }        running.set(true);        int id = books.add(title);        running.set(false);        return id;       }     )   );  }  assertThat(overlaps.get(), greaterThan(0)); }

看一下测试结果：

执行错误，说明插入的书和返回的id数量是不冲突的。

通过上面的代码，我试图了解线程之间的重叠频率以及并行执行的频率。但是基本上概率为0，所以这个测试还没有真正测到我想测的，还不是我们想要的，它只是把十本书一本一本地加到书架上。

再来：

可以看到，如果我把线程数增加到1000，它们会开始重叠或者并行运行。

但是我希望即使线程数只有10个的时候，也会出现重叠并行的情况。怎么办呢？为了解决这个问题，我使用CountDownLatch：

@Test  public void addsAndRetrieves4() throws ExecutionException, InterruptedException {    Books books = new Books();    int threads = 10;    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(threads);    CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);    AtomicBoolean running = new AtomicBoolean();    AtomicInteger overlaps = new AtomicInteger();    Collection> futures = new ArrayList<>(threads);    for (int t = 0; t < threads; ++t) {      final String title = String.format("Book #%d", t);      futures.add(          service.submit(              () -> {                latch.await();                if (running.get()) {                  overlaps.incrementAndGet();                }                running.set(true);                int id = books.add(title);                running.set(false);                return id;              }          )      );    }    latch.countDown();    Set ids = new HashSet<>();    for (Future f : futures) {      ids.add(f.get());    }    assertThat(overlaps.get(), greaterThan(0));  }

现在，每个线程在接触书本之前都要等待锁权限。当我们通过Submit（）提交所有内容时，它们将保留并等待。然后，我们用countDown（）释放锁，它们才同时开始运行。

查看运行结果：

通过运行结果可以知道，现在线程数还是为10，但是线程的重叠数是大于0的，所以assertTrue执行通过，ids也不等于10了，也就是没有像以前那样得到10个图书ID。显然，Books类不是线程安全的！

在修复优化该类之前，教大家一个简化测试的方法，使用来自Cactoos的RunInThreads，它与我们上面所做的完全一样，但代码是这样的：

@Test  public void addsAndRetrieves5() {    Books books = new Books();    MatcherAssert.assertThat(        t -> {          String title = String.format(              "Book #%d", t.getAndIncrement()          );          int id = books.add(title);          return books.title(id).equals(title);        },        new RunsInThreads<>(new AtomicInteger(), 10)    );  }

assertThat（）的第一个参数是Func（一个函数接口）的实例，接受AtomicInteger（RunsThreads的第一个参数）并返回布尔值。此函数将在10个并行线程上执行，使用与上述相同的基于锁的方法。

这个RunInThreads看起来非常紧凑，用起来也很方便，推荐给大家，可以用起来的。只需要在你的项目中添加一个依赖：

     org.llorllale      cactoos-matchers      0.18    

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