在當前多核架構充分普及的硬并發(fā)時代,并發(fā)程序以其資源利用率高、計算速度快等優(yōu)點,在現(xiàn)代軟件開發(fā)中得到了廣泛應用,已經(jīng)成為軟件開發(fā)行業(yè)的主流。然而,由于多線程調度的不確定性,并發(fā)程序容易產(chǎn)生各種類型的并發(fā)缺陷,甚至會造成嚴重的后果。因此,迫切需要高效自動化并發(fā)缺陷檢測技術的支持,快速有效地發(fā)現(xiàn)各種并發(fā)缺陷,以保證并發(fā)軟件的質量和可靠性。近年來,并發(fā)軟件測試在軟件工程領域得到了廣泛關注,并發(fā)缺陷檢測也逐漸成為研究熱點。研究人員從多種不同角度對并發(fā)缺陷檢測進行了廣泛且深入的探索,并取得了豐富的研究成果,但仍存在一些不足,如線程共享分析不準確,并發(fā)缺陷檢測效率較低,并發(fā)程序執(zhí)行軌跡上下文切換頻繁等。本論文主要研究并發(fā)缺陷檢測的一些關鍵問題,旨在進一步提高并發(fā)缺陷檢測能力和檢測效率。具體研究內容如下:1.為了提高線程共享分析的準確性,提出一種細粒度動態(tài)線程共享分析方法,用于識別Java并發(fā)程序中的線程共享數(shù)據(jù)和共享訪問點。通過平穩(wěn)分析刪除平穩(wěn)域,然后區(qū)分不同的數(shù)組元素,最后過濾掉非共享訪問點。在20個該領域廣泛使用的多線程程序上開展實驗,并與最新方法進行對比。結果表明,該方法能夠提高線程共享分析... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

同步程序在順序一致性模型下的執(zhí)行示意圖

圖 2-9 同步程序在順序一致性模型下的執(zhí)行示意圖Figure 2-9 Execution of synchronized programs under SC Model設 2 個線程沒有進行同步，則線程 Thread1 的三個操作執(zhí)行過程中可線程 Thread2 的三個操作插入進來，因而可能出現(xiàn)如圖 2-10 的情形內的執(zhí)行順序是一致的，都是按程序中定義的順序進行。不同于圖 ，這里由于沒有進行同步，2 個線程整體的執(zhí)行順序是無序的，在某行線程 Thread1 的操作還是執(zhí)行線程 Thread2 的操作是不確定的。程都只能看到一個一致的整體執(zhí)行順序。如圖 2-10 所示，線程 ThreaThread2 看到的執(zhí)行順序都是 D→A→E→B→C→F。ADEFB CA B C DEFAB C

圖 5-6 BC-ConTest 和 CovCon 發(fā)現(xiàn)并發(fā)缺陷所需要的時間分布Figure 5-6 Time required to trigger the concurrency bugs in 20 CUTs in 10 runs為了證明 BC-ConTest 和 CovCon 在并發(fā)缺陷檢測效率上的顯著性差異，我們使用雙尾Mann-Whitney U檢驗和Wilcoxon符號秩檢驗計算p-Value值(p-Value值 α<0.05，則認為具有顯著性差異)。檢驗結果顯示兩種方法的顯著性水平α=0.00088，表明 BC-ConTest 在并發(fā)缺陷檢測效率上顯著優(yōu)于 CovCon。此外，我們采用 Cohen’s d 效應量來度量兩種方法差異的大小，計算公式如(5-8)所示：1 22 21 2-' =( ) / 2M MCohen s dσ +σ(5-8M1和M2表示實驗組和控制組的均值，σ1和σ2表示標準差。表5-3給出BC-ConTes和 CovCon 的統(tǒng)計測試結果，包括均值、方差、標準差和 Cohen’s d 效應量。BC-ConTest 和 CovCon 的 Cohen’s d 效應量值為-0.338，表明 BC-ConTest 在并發(fā)缺陷檢測效率上顯著優(yōu)于最新方法 CovCon，僅需要非常少的時間就可以發(fā)現(xiàn)線程安全類中的并發(fā)缺陷。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]程序分析研究進展[J]. 張健,張超,玄躋峰,熊英飛,王千祥,梁彬,李煉,竇文生,陳振邦,陳立前,蔡彥.  軟件學報. 2019(01)
[2]近端云計算:后云計算時代的機遇與挑戰(zhàn)[J]. 周悅芝,張迪.  計算機學報. 2019(04)
[3]獲取訪存依賴:并發(fā)程序動態(tài)分析基礎技術綜述[J]. 蔣炎巖,許暢,馬曉星,呂建.  軟件學報. 2017(04)
[4]面向收斂的并發(fā)程序執(zhí)行軌跡靜態(tài)簡化方法[J]. 常曦,薛建新,張卓,毛曉光.  軟件學報. 2017(05)
[5]云計算環(huán)境安全綜述[J]. 張玉清,王曉菲,劉雪峰,劉玲.  軟件學報. 2016(06)
[6]并發(fā)缺陷暴露、檢測與規(guī)避研究綜述[J]. 蘇小紅,禹振,王甜甜,馬培軍.  計算機學報. 2015(11)
[7]基于全局同步邏輯時間的訪存依賴約減方法[J]. 唐士斌,宋風龍,張帥,范東睿,劉志勇.  計算機學報. 2014(07)
[8]基于偏序約簡程序可達圖的并發(fā)程序切片方法[J]. 戚曉芳,徐曉晶,江振亮,汪鵬.  計算機學報. 2014(03)
[9]基于逃逸分析的循環(huán)中棧式分配優(yōu)化研究[J]. 王雷,徐星.  計算機學報. 2008(07)

博士論文
[1]分布式系統(tǒng)中死鎖檢測方法研究[D]. 楊永.北京交通大學 2018
[2]并發(fā)缺陷的檢測與規(guī)避研究[D]. 禹振.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]基于覆蓋準則的軟件測試用例自動化生成方法的研究與實現(xiàn)[D]. 蘇亭.華東師范大學 2016
[4]并行程序中bug檢測技術研究[D]. 吳振東.國防科學技術大學 2015
[5]基于預測分析的并發(fā)程序錯誤檢測技術研究[D]. 常曦.上海交通大學 2015
[6]消息傳遞并行程序測試數(shù)據(jù)進化生成理論與應用[D]. 田甜.中國礦業(yè)大學 2014
[7]Java程序優(yōu)化與數(shù)據(jù)競爭檢測的研究[D]. 楊克嶠.復旦大學 2010

碩士論文
[1]安卓應用數(shù)據(jù)競爭的檢測與再現(xiàn)[D]. 孫全.南京大學 2017
[2]并發(fā)程序中的潛在死鎖檢測與調試[D]. 汪勝.華中科技大學 2016



本文編號：3548589