程序有并发错误？NO WAY!

Posted 2021-07-04 dotNET跨平台

什么是并发错误

并发是指程序能够交替执行不同的任务,以达到"同时执行效果"，加快程序的运行效率。

但是并发也会导致一系列问题，以变量+1赋值为例，由于操作实际由多条指令组成，不同任务执行指令的顺序可能是交错的，所以就可能出现执行结果与我们预期结果不符合的情况。

并发错误很难捕获。这是因为触发并发错误需要线程以特定的顺序并行执行指令，以使程序显示错误行为。此外，触发并发错误具有不确定性。即使在触发并发错误之后，由于非确定性，将其重现并调试也可能很困难。

如果您是.NET开发者，可以尝试使用Coyote来自动检测并发错误。

Coyote

Coyote是由微软研究院提供的一个.NET库，旨在帮助确保您的代码没有并发错误。

Coyote的核心是一个调度器，它在测试期间控制（通过二进制重写）程序的执行，并且能够系统地研究并发性和不确定性，以发现安全性和活跃性缺陷。

更为重要的是，一旦Coyote发现一个错误，一旦 Coyote 发现了一个错误，它就可以让您根据需要多次完全重现它，从而使调试和修复问题变得更加容易。

你可以运行下面的命令安装Coyote:

dotnet tool install --global Microsoft.Coyote.CLI

下面我们用官方示例程序https://github.com/microsoft/coyote-samples来体验一下Coyote的强大功能。

定位错误

首先，clone下代码后，运行下列命令进行编译示例程序代码：

powershell -f build.ps1

运行下列命令进行错误检查：

cd bin\\net5.0\\

coyote rewrite BoundedBuffer.dll

coyote test BoundedBuffer.dll -m TestBoundedBufferMinimalDeadlock --iterations 100

测试完成后，将会提示发现错误，如下图: 

您将得到一个解释所有这些的日志文件：

<ErrorLog> Deadlock detected. Task(0) is waiting for a task to complete, 
but no other controlled tasks are enabled. 
Task(1), Task(2) and Task(3) are waiting to acquire a resource that is already acquired, 
but no other controlled tasks are enabled.
<StackTrace>    at Microsoft.Coyote.Tasks.SynchronizedBlock.Mock.Wait()
   at BoundedBufferExample.BoundedBuffer.Take()

解决问题

通过错误日志的StackTrace，定位到出错代码：

while (this.Occupied == 0)
{
    Monitor.Wait(this.SyncObject);
}

然后看看释放SyncObject的代码：

 Monitor.Pulse(this.SyncObject);

根据错误日志的ErrorLog，并对照官方文档的解释，只需要把Pulse替换成PulseAll即可解决问题:

结论

通过上面的示例，我们可以看到，未对代码做任何修改，就可以实现并发错误检测。

如果您对项目中的多线程代码不太放心，可以尝试使用Coyote来帮助检测，避免上线出现并发错误的可能性。

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