java - 如何从多个线程测试一个类的线程安全性？

Question

我正在研究线程安全的单例类，我知道下面的代码不是线程安全的，因为我正在双重检查锁定错误。

protected static TestSingleton instance;

private TestSingleton() {
    // some code
}

public static synchronized void setup() {
    if (instance == null) {
        TestSingleton holder = new TestSingleton();
        instance = holder;
    }
}

public static TestSingleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        setup();
    }
    return instance;
}

但我正在尝试对此进行测试，以便我可以通过编程方式证明这不是线程安全类。这是我的学习经验。

我如何以编程方式测试它并证明它不是线程安全的？

Answer 1

归结为:您的程序有一定数量的线程，运行在一定数量的处理器上，但您的计算机只有一个主内存。

每个线程将按照某种顺序读写不同的内存位置，这在某种程度上独立于其他线程正在做什么；并且所有这些读取和写入都必须序列化，因为它们会传到内存中。也就是说，内存系统必须一个接一个地执行这些读取和写入操作。

对于多线程程序的任何给定执行，可以有无数种不同的方式来序列化不同线程的操作。从字面上看，太多了。即使其中一种可能的序列化导致您的程序产生错误的输出，那么您的程序就不是线程安全的。

那么如何测试所有这些呢？

你不能。它们太多了，在一台计算机(例如，您客户的关键任务服务器)上可能经常发生的序列化可能永远不会在其他计算机(例如，您的测试工具)上发生。

确保线程安全的唯一方法是使用经过数学​​验证的算法来同步线程的操作，这样就不会发生错误的交错。