运行多个线程并不困难;这是小菜一碟。不幸的是，线程通常需要彼此通信;这就是困难所在。

最初发明的允许模块之间通信的机制是函数调用;当模块A想要与模块B通信时，它只调用模块B中的一个函数。不幸的是，这对线程不起作用，因为当你调用一个函数时，该函数仍然运行在当前线程中。

为了克服这个问题，人们决定采用一种更原始的通信机制:只声明一个特定的变量，并让两个线程都可以访问该变量。换句话说，允许线程共享数据。分享数据是人们自然而然想到的第一件事，这似乎是一个不错的选择，因为它看起来非常简单。我是说，能有多难，对吧?会出什么问题呢?

竞态条件。这就是可能、也将会出错的地方。

当人们意识到他们的软件由于竞争条件而遭受随机的、不可复制的灾难性失败时，他们开始发明复杂的机制，如锁和比较-交换，旨在防止此类事情的发生。这些机制属于广义的“同步”范畴。不幸的是，同步有两个问题:

这是很难做到的，所以很容易出现bug。 它是完全不可测试的，因为您无法测试竞态条件。

精明的读者可能会注意到“非常容易出现bug”和“完全不可测试”是一个致命的组合。

现在，在自动化软件测试的概念变得流行之前，我上面提到的机制已经被行业的大部分人发明和采用了;所以，没有人知道这个问题有多致命;他们只是认为这是一个很难的主题，需要高手程序员，每个人都能接受。

如今，无论我们做什么，我们都把测试放在第一位。所以，如果某些机制是不可测试的，那么使用该机制就是不可能的。因此，同步已经失宠;现在还在练的人已经很少了，而且练的人一天比一天少。

没有同步线程就不能共享数据;然而，最初的要求不是共享数据;它允许线程之间进行通信。除了共享数据之外，还存在其他更优雅的线程间通信机制。

其中一种机制是消息传递，也称为事件。

对于消息传递，整个软件系统中只有一个地方利用了同步，那就是我们用来存储消息的并发阻塞队列收集类。(我们的想法是，我们应该至少能把那一小部分做对。)

消息传递的优点是它不受竞态条件的影响，并且是完全可测试的。

我曾经有过测试线程代码的不幸任务，这绝对是我写过的最难的测试。

在编写测试时，我使用委托和事件的组合。基本上，它都是关于使用PropertyNotifyChanged事件和WaitCallback或某种轮询的ConditionalWaiter。

我不确定这是否是最好的方法，但它对我来说是有效的。

并发是内存模型、硬件、缓存和代码之间复杂的相互作用。在Java的情况下，至少这样的测试主要由jcstress部分解决。众所周知，该库的创建者是许多JVM、GC和Java并发特性的作者。

但是即使是这个库也需要对Java内存模型规范有很好的了解，这样我们才能确切地知道我们在测试什么。但我认为这项工作的重点是微基准测试。不是庞大的业务应用。

Testing MT code for correctness is, as already stated, quite a hard problem. In the end it boils down to ensuring that there are no incorrectly synchronised data races in your code. The problem with this is that there are infinitely many possibilities of thread execution (interleavings) over which you do not have much control (be sure to read this article, though). In simple scenarios it might be possible to actually prove correctness by reasoning but this is usually not the case. Especially if you want to avoid/minimize synchronization and not go for the most obvious/easiest synchronization option.

我遵循的一种方法是编写高度并发的测试代码，以使潜在的未检测到的数据竞争有可能发生。然后我运行这些测试一段时间:)我曾经无意中看到一个演讲，一些计算机科学家展示了一个这样做的工具(根据规格随机设计测试，然后疯狂地运行它们，同时检查定义的不变量是否被破坏)。

顺便说一下，我认为测试MT代码的这一方面在这里还没有提到:确定可以随机检查的代码不变量。不幸的是，找到这些不变量也是一个相当困难的问题。此外，它们在执行期间可能不会一直保持，因此您必须找到/强制执行可以期望它们为真的执行点。将代码执行到这样的状态也是一个难题(并且本身可能会引起并发性问题)。呼，这太难了!

一些有趣的链接可供阅读:

确定性交错:允许强制执行某些线程交错，然后检查不变量的框架 jMock Blitzer:压力测试同步 assertConcurrent:压力测试同步的JUnit版本 测试并发代码:简要介绍两种主要方法:蛮力(压力测试)或确定性(使用不变量)

我喜欢编写两个或多个测试方法在并行线程上执行，并且每个方法都调用被测对象。我一直在使用Sleep()调用来协调来自不同线程的调用顺序，但这并不真正可靠。它也慢得多，因为你必须睡足够长的时间，时间通常是有效的。

我从编写FindBugs的同一组中找到了多线程TC Java库。它允许您在不使用Sleep()的情况下指定事件的顺序，而且它是可靠的。我还没试过。

这种方法的最大限制是它只允许您测试您怀疑会引起麻烦的场景。正如其他人所说，您确实需要将多线程代码隔离到少量简单类中，以便有希望彻底测试它们。

一旦您仔细测试了您预计会导致问题的场景，那么在类中抛出一堆并发请求的不科学测试是寻找意外问题的好方法。

更新:我已经玩了一些多线程TC Java库，它工作得很好。我还将它的一些特性移植到一个。net版本，我称之为TickingTest。

假设在“多线程”代码下是指某些东西

有状态和可变的 由多个线程访问/修改 同时

换句话说，我们讨论的是测试自定义的有状态线程安全类/方法/单元——这应该是当今非常罕见的野兽。

因为这个野兽很罕见，首先我们需要确保有充分的理由来写它。

步骤1。考虑在相同的同步上下文中修改状态。

现在很容易编写可组合的并发和异步代码，其中IO或其他慢操作卸载到后台，但共享状态在一个同步上下文中更新和查询。例如，async/await任务和。net中的Rx等等——它们都是可测试的设计，“真正的”任务和调度程序可以被取代，以使测试具有确定性(但这超出了问题的范围)。

这听起来可能很有限，但这种方法效果惊人。以这种风格编写整个应用程序是可能的，而不需要使任何状态线程安全(我这样做)。

步骤2。如果在单个同步上下文上操作共享状态是绝对不可能的。

确保轮子没有被重新发明/肯定没有标准的替代方案可以适应这项工作。代码应该是非常内聚的，包含在一个单元中，例如，它很有可能是一些标准的线程安全数据结构的特殊情况，如哈希映射或集合或其他。

注意:如果代码很大/跨越多个类并且需要多线程状态操作，那么设计很有可能是不好的，请重新考虑第1步

步骤3。如果达到了这一步，那么我们需要测试我们自己的自定义有状态线程安全类/方法/单元。

我非常诚实:我从来没有为这样的代码编写过合适的测试。大多数情况下，我在第一步就成功了，有时在第二步。上次我不得不编写自定义线程安全代码是在很多年前，那是在我采用单元测试之前/可能我不需要用目前的知识来编写它。

如果我真的必须测试这样的代码(最终，真正的答案)，那么我会尝试下面的一些事情

Non-deterministic stress testing. e.g. run 100 threads simultaneously and check that end result is consistent. This is more typical for higher level / integration testing of multiple users scenarios but also can be used at the unit level. Expose some test 'hooks' where test can inject some code to help make deterministic scenarios where one thread must perform operation before the other. As ugly as it is, I can't think of anything better. Delay-driven testing to make threads run and perform operations in particular order. Strictly speaking such tests are non-deterministic too (there's a chance of system freeze / stop-the-world GC collection which can distort otherwise orchestrated delays), also it is ugly but allows to avoid hooks.