Question

一个类包含一个应该只创建一次的属性。创建过程是通过参数传递的Func<T>。这是缓存方案的一部分。

测试时要注意，无论有多少线程尝试访问该元素，创建只会发生一次。

单元测试的机制是在访问器周围启动大量线程，并计算调用创建函数的次数。

这根本不是确定性的，没有任何保证可以有效地测试多线程访问。也许一次只有一个线程可以锁定。（实际上，如果getFunctionExecuteCount不存在，lock介于7和9之间......在我的机器上，没有任何保证在CI服务器上它将是相同的<） / p>

如何以确定的方式重写单元测试？如何确保多个线程多次触发lock？

using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;
using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace Example.Test
{
    public class MyObject<T> where T : class
    {
        private readonly object _lock = new object();
        private T _value = null;
        public T Get(Func<T> creator)
        {
            if (_value == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_value == null)
                    {
                        _value = creator();
                    }
                }
            }
            return _value;
        }
    }

    [TestClass]
    public class UnitTest1
    {
        [TestMethod]
        public void MultipleParallelGetShouldLaunchGetFunctionOnlyOnce()
        {
            int getFunctionExecuteCount = 0;
            var cache = new MyObject<string>();

            Func<string> creator = () =>
            {
                Interlocked.Increment(ref getFunctionExecuteCount);
                return "Hello World!";
            };
            // Launch a very big number of thread to be sure
            Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 100), _ =>
            {
                cache.Get(creator);
            });

            Assert.AreEqual(1, getFunctionExecuteCount);
        }
    }
}

最糟糕的情况是，如果有人违反lock代码，并且测试服务器有一些延迟。这个测试不应该通过：

using NUnit.Framework;
using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace Example.Test
{
    public class MyObject<T> where T : class
    {
        private readonly object _lock = new object();
        private T _value = null;
        public T Get(Func<T> creator)
        {
            if (_value == null)
            {
                // oups, some intern broke the code
                //lock (_lock)
                {
                    if (_value == null)
                    {
                        _value = creator();
                    }
                }
            }
            return _value;
        }
    }

    [TestFixture]
    public class UnitTest1
    {
        [Test]
        public void MultipleParallelGetShouldLaunchGetFunctionOnlyOnce()
        {
            int getFunctionExecuteCount = 0;
            var cache = new MyObject<string>();

            Func<string> creator = () =>
            {
                Interlocked.Increment(ref getFunctionExecuteCount);
                return "Hello World!";
            };
            Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 2), threadIndex =>
            {
                // testing server has lag
                Thread.Sleep(threadIndex * 1000);
                cache.Get(creator);
            });

             // 1 test passed :'(
            Assert.AreEqual(1, getFunctionExecuteCount);
        }
    }
}

Answer 1

为了使它具有确定性，你只需要两个线程并确保其中一个在函数内部阻塞，而另一个也试图进入内部。

[TestMethod]
public void MultipleParallelGetShouldLaunchGetFunctionOnlyOnce()
{
    var evt = new ManualResetEvent(false);

    int functionExecuteCount = 0;
    var cache = new MyObject<object>();

    Func<object> creator = () =>
    {
        Interlocked.Increment(ref functionExecuteCount);
        evt.WaitOne();
        return new object();
    };

    var t1 = Task.Run(() => cache.Get(creator));
    var t2 = Task.Run(() => cache.Get(creator));

    // Wait for one task to get inside the function
    while (functionExecuteCount == 0)
        Thread.Yield();

    // Allow the function to finish executing
    evt.Set();

    // Wait for completion
    Task.WaitAll(t1, t2);

    Assert.AreEqual(1, functionExecuteCount);
    Assert.AreEqual(t1.Result, t2.Result);
}

您可能希望在此测试中设置超时：）

这是一个允许测试更多案例的变体：

public void MultipleParallelGetShouldLaunchGetFunctionOnlyOnce()
{
    var evt = new ManualResetEvent(false);

    int functionExecuteCount = 0;
    var cache = new MyObject<object>();

    Func<object> creator = () =>
    {
        Interlocked.Increment(ref functionExecuteCount);
        evt.WaitOne();
        return new object();
    };

    object r1 = null, r2 = null;

    var t1 = new Thread(() => { r1 = cache.Get(creator); });
    t1.Start();

    var t2 = new Thread(() => { r2 = cache.Get(creator); });
    t2.Start();

    // Make sure both threads are blocked
    while (t1.ThreadState != ThreadState.WaitSleepJoin)
        Thread.Yield();

    while (t2.ThreadState != ThreadState.WaitSleepJoin)
        Thread.Yield();

    // Let them continue
    evt.Set();

    // Wait for completion
    t1.Join();
    t2.Join();

    Assert.AreEqual(1, functionExecuteCount);
    Assert.IsNotNull(r1);
    Assert.AreEqual(r1, r2);
}

如果您想延迟第二个电话，您将无法使用Thread.Sleep，因为这会导致该线程进入WaitSleepJoin状态：

线程已被阻止。这可能是调用Thread.Sleep或Thread.Join，请求锁定的结果 - 例如，通过调用Monitor.Enter或Monitor.Wait - 或等待线程同步对象，如为ManualResetEvent。

我们将无法判断线程是否正在等待ManualResetEvent ...

但是你可以在忙碌的等待中轻松替换睡眠。注释掉lock，并将t2更改为：

var t2 = new Thread(() =>
{
    var sw = Stopwatch.StartNew();
    while (sw.ElapsedMilliseconds < 1000)
        Thread.Yield();

    r2 = cache.Get(creator);
});

现在测试将失败。

Answer 2

我不认为存在一种确定性的方式，但你可以提高概率，这样就很难不引起并发比赛：

Interlocked.Increment(ref getFunctionExecuteCount);
Thread.Yield();
Thread.Sleep(1);
Thread.Yield();
return "Hello World!";

通过提高Sleep()参数（到10？），不会发生并发竞争的可能性越来越大。

Answer 3

除了pid的回答：
这段代码实际上并没有创建很多线程。

// Launch a very big number of thread to be sure
Parallel.ForEach(Enumerable.Range(0, 100), _ =>
{
    cache.Get(creator);
});

它将启动~Environment.ProcessorCount个线程。 More details.

如果你想获得很多线程，你应该明确地做。

var threads = Enumerable.Range(0, 100)
    .Select(_ => new Thread(() => cache.Get(creator))).ToList();
threads.ForEach(thread => thread.Start());
threads.ForEach(thread => thread.Join());

因此，如果您有足够的线程并且您将强制它们进行切换，那么您将获得并发竞争。

如果您关心CI服务器只有一个免费核心的情况，您可以通过更改Process.ProcessorAffinity属性在测试中包含此约束。 More details.

如何在MultiThread场景中对仅应执行一次的代码进行单元测试？

3 个答案: