當你有多個進程或線程訪問相同的數據時,競爭條件是一個威脅。本文探討了在發現競爭條件后如何測試它們。
Incrmnt
你在一個名為“Incrmnt”的火熱新創公司工作,該公司只做一件事情,并且做得比較好。
你展示一個全局計數器和一個加號,用戶可以點擊加號,此時計數器加一。這太簡單了,而且容易使人上癮。毫無疑問這就是接下來的大事情。
投資者們爭先恐后的進入了董事會,但你有一個大問題。
競爭條件
在你的內測中,Abraham和Belinda是如此的興奮,以至于每個人都點了100次加號按鈕。你的服務器日志顯示了200次請求,但計數器卻顯示為173。很明顯,有一些請求沒有被加上。
先將“Incrmnt變成了一坨屎”的新聞拋到腦后,你檢查下代碼(本文用到的所有代碼都能在Github上找到)。
# incrmnt.pyimport db def increment(): count = db.get_count() new_count = count + 1 db.set_count(new_count) return new_count
你的Web服務器使用多進程處理流量請求,所以這個函數能在不同的線程中同時執行。如果你沒掌握好時機,將會發生:
# 線程1和線程2在不同的進程中同時執行# 為了展示的目的,在這里并排放置# 在垂直方向分開它們,以說明在每個時間點上執行什么代碼# Thread 1(線程1) # Thread 2(線程2)def increment(): def increment(): # get_count returns 0 count = db.get_count() # get_count returns 0 again count = db.get_count() new_count = count + 1 # set_count called with 1 db.set_count(new_count) new_count = count + 1 # set_count called with 1 again db.set_count(new_count)
所以盡管增加了兩次計數,但最終只增加了1。
你知道你可以修改這個代碼,變為線程安全的,但是在你那么做之前,你還想寫一個測試證明競爭的存在。
重現競爭
在理想情況下,測試應該盡可能的重現上面的場景。競爭的關鍵因素是:
?兩個 get_count 調用必須在兩個 set_count 調用之前執行,從而使得兩個線程中的計數具有相同的值。
set_count 調用,什么時候執行都沒關系,只要它們都在 get_count 調用之后即可。
簡單起見,我們試著重現這個嵌套的情形。這里整 個Thread 2 在 Thread 1 的首個 get_count 調用之后執行:
# Thread 1 # Thread 2def increment(): # get_count returns 0 count = db.get_count() def increment(): # get_count returns 0 again count = db.get_count() # set_count called with 1 new_count = count + 1 db.set_count(new_count) # set_count called with 1 again new_count = count + 1 db.set_count(new_count)
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