使用 Lincheck 编写你的第一个测试

创建一个项目

在 IntelliJ IDEA 中, 打开一个既有的 Kotlin 项目, 或 创建一个新项目. 创建项目时, 使用 Gradle 构建系统.

添加需要的依赖项

1. 打开 build.gradle(.kts) 文件, 确认参考列表中添加了 mavenCentral().

2. 在 Gradle 配置中添加以下依赖项:

   repositories { mavenCentral() } dependencies { // Lincheck 依赖项 testImplementation("org.jetbrains.kotlinx:lincheck:2.34") // 这个依赖项允许你使用 kotlin.test 和 JUnit: testImplementation("junit:junit:4.13") }

   repositories { mavenCentral() } dependencies { // Lincheck 依赖项 testImplementation "org.jetbrains.kotlinx:lincheck:2.34" // 这个依赖项允许你使用 kotlin.test 和 JUnit: testImplementation "junit:junit:4.13" }

编写一个并发的计数器, 并运行测试

1. 在 src/test/kotlin 目录中, 创建 BasicCounterTest.kt 文件, 并添加以下代码, 这是一个有 bug 的并发计数器, 然后为它编写一个 Lincheck 测试:

   import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.annotations.* import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.* import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.strategy.stress.* import org.junit.* class Counter { @Volatile private var value = 0 fun inc(): Int = ++value fun get() = value } class BasicCounterTest { private val c = Counter() // 初始状态 // 对计数器的操作 @Operation fun inc() = c.inc() @Operation fun get() = c.get() @Test // JUnit fun stressTest() = StressOptions().check(this::class) // 奇迹发生在这里 }

   Lincheck 测试会自动完成以下工作:

   • 使用指定的 inc() 和 get() 操作生成一些随机的并发场景.

   • 对生成的每个场景执行一系列调用.

   • 验证每个调用的结果是否正确.

2. 运行上面的测试, 你将会看到以下错误:

   = Invalid execution results = | ------------------- | | Thread 1 | Thread 2 | | ------------------- | | inc(): 1 | inc(): 1 | | ------------------- |

   这里, Lincheck 发现了测试运行结果违反了计数器的原子性 – 两个并发的增加操作返回了相同的结果 1. 这代表其中一个增加操作丢失了, 计数器的行为不正确.

追踪错误的运行结果

除了显示错误的运行结果之外, Lincheck 还提供了一种追踪错误原因的方法. 可以通过 模型检查 测试策略来使用这个功能, 这个测试策略使用有限次数的上下文切换来对多次执行进行检验.

1. 要切换测试策略, 请 options 类型从 StressOptions() 替换为 ModelCheckingOptions(). 修改后的 BasicCounterTest 类大致如下:

   import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.annotations.* import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.check import org.jetbrains.kotlinx.lincheck.strategy.managed.modelchecking.* import org.junit.* class Counter { @Volatile private var value = 0 fun inc(): Int = ++value fun get() = value } class BasicCounterTest { private val c = Counter() @Operation fun inc() = c.inc() @Operation fun get() = c.get() @Test fun modelCheckingTest() = ModelCheckingOptions().check(this::class) }

2. 再次运行测试. 你将会得到测试运行中导致错误结果的追踪信息:

   = Invalid execution results = | ------------------- | | Thread 1 | Thread 2 | | ------------------- | | inc(): 1 | inc(): 1 | | ------------------- | The following interleaving leads to the error: | --------------------------------------------------------------------- | | Thread 1 | Thread 2 | | --------------------------------------------------------------------- | | | inc() | | | inc(): 1 at BasicCounterTest.inc(BasicCounterTest.kt:18) | | | value.READ: 0 at Counter.inc(BasicCounterTest.kt:10) | | | switch | | inc(): 1 | | | | value.WRITE(1) at Counter.inc(BasicCounterTest.kt:10) | | | value.READ: 1 at Counter.inc(BasicCounterTest.kt:10) | | | result: 1 | | --------------------------------------------------------------------- |

   根据这个追踪信息信息, 发生了以下事件:

   • T2: 第 2 个线程开始了 inc() 操作, 读取当前的计数器值 (value.READ: 0), 然后暂停.

   • T1: 第 1 个线程执行 inc(), 返回 1, 然后结束.

   • T2: 第 2 个线程恢复运行, 对前面得到的计数器值加 1, 错误的将计数器更新为 1.

测试 Java 标准库

下面我们来发现一个 Java 标准库的 ConcurrentLinkedDeque 中的 bug. 下面的 Lincheck 测试会发现向双向队列头部删除和添加一个元素时发生的竞争情况:

运行 modelCheckingTest(). 测试将会失败, 输出信息如下:

下一步

选择 你的测试策略, 并对测试的运行进行配置.

参见

• 如何生成操作参数

• 常见的算法约束

• 检查非阻塞进度保证(non-blocking progress guarantee)

• 定义算法的顺序规格(sequential specification)