Question

我有一个阻塞队列（我真的很难改变它的实现），我想测试它实际阻塞。特别是，pop方法必须在队列为空时阻止，并在执行push后立即取消阻止。请参阅以下用于测试的伪C ++ 11代码：

BlockingQueue queue; // empty queue

thread pushThread([] 
{ 
    sleep(large_delay);
    queue.push(); 
});

queue.pop();

显然它并不完美，因为可能会发生整个线程pushThread被执行并在调用pop之前终止，即使延迟很大，延迟越大我越多必须等待测试结束。

如何正确确保pop在调用push之前执行，并且在push返回之前是阻塞？

Answer 1

如果不向BlockingQueue添加一些额外的状态和接口，我不相信这是可能的。

证明就是这样的。您希望等到pop上的阅读主题被阻止。但是没有办法区分它和即将执行pop的线程。无论你在调用pop之前或之后放置什么，这都是正确的。

如果你真的想以100％的可靠性修复它，你需要在队列中添加一些状态，由队列的互斥锁保护，这意味着“有人在等待”。然后，pop调用必须在它原子地释放互斥锁之前更新该状态，并在内部条件变量上进入休眠状态。 push线程可以获取互斥锁并等到“某人正在等待”。为避免繁忙循环，您需要再次使用条件变量。

所有这些机器几乎和队列本身一样复杂，所以也许你也想测试它......这种多线程代码就像“代码覆盖”这样的概念 - 甚至可以称为单元测试本身 - 分解一下。有太多可能的交错操作。

在实践中，我可能会采用你最初的睡眠方法。

Answer 2

template<class T>
struct async_queue {
  T pop() {
    auto l = lock();
    ++wait_count;
    cv.wait( l, [&]{ return !data.empty(); } );
    --wait_count;
    auto r = std::move(data.front());
    data.pop_front();
    return r;
  }
  void push(T in) {
    {
      auto l = lock();
      data.push_back( std::move(in) );
    }
    cv.notify_one();
  }
  void push_many(std::initializer_list<T> in) {
    {
      auto l = lock();
      for (auto&& x: in) 
        data.push_back( x );
    }
    cv.notify_all();
  }
  std::size_t readers_waiting() {
    return wait_count;
  }
  std::size_t data_waiting() const {
    auto l = lock();
    return data.size();
  }
private:
  std::queue<T> data;
  std::condition_variable cv;
  mutable std::mutex m;
  std::atomic<std::size_t> wait_count{0};
  auto lock() const { return std::unique_lock<std::mutex>(m); }

};

或某些。

在推送线程中，忙于等待readers_waiting，直到它通过1.

此时您已锁定并且在锁定解锁之前处于cv.wait范围内。做一个push。

理论上，一个无限慢的读者线程可能已经进入cv.wait并且仍然在你调用push时评估第一个lambda，但是一个无限慢的读者线程与被阻塞的线程没有什么不同...

然而，这确实涉及慢线程启动等。

将readers_waiting和data_waiting用于除调试以外的任何其他操作通常都是代码味道。

Answer 3

您可以使用std::condition_variable来完成此操作。 cppreference.com的帮助页面实际上显示了一个非常好的cosumer-producer示例，它应该是您正在寻找的内容：http://en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable

编辑：实际上，德语版的cppreference.com有一个更好的例子:-) http://de.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable

如何测试我的阻塞队列实际阻塞

3 个答案: