연산 인자

이 튜토리얼에서는 연산 인자를 설정하는 방법을 배웁니다.

내부적으로 값 목록을 저장하며 ConcurrentHashMap을 기반으로 하는 아래의 간단한 MultiMap 구현을 살펴보세요.

import java.util.concurrent.*

class MultiMap<K, V> {
    private val map = ConcurrentHashMap<K, List<V>>()
   
    // 지정된 키와 연결된 
    // 값 목록을 유지합니다.
    fun add(key: K, value: V) {
        val list = map[key]
        if (list == null) {
            map[key] = listOf(value)
        } else {
            map[key] = list + value
        }
    }

    fun get(key: K): List<V> = map[key] ?: emptyList()
}

이 MultiMap 구현은 선형화 가능(linearizable)할까요? 만약 그렇지 않다면, 적은 범위의 키에 접근할 때 잘못된 인터리빙(interleaving)이 감지될 가능성이 높아지며, 결과적으로 동일한 키를 동시에 처리할 가능성이 커집니다.

이를 위해 key: Int 파라미터에 대한 생성기(generator)를 설정하세요:

1. @Param 어노테이션을 선언합니다.

2. 정수 생성기 클래스를 지정합니다: @Param(gen = IntGen::class). Lincheck은 거의 모든 기본 타입(primitives)과 문자열에 대해 즉시 사용 가능한(out of the box) 랜덤 파라미터 생성기를 지원합니다.

3. @Param(conf = "1:2") 문자열 설정을 통해 생성되는 값의 범위를 정의합니다.

4. 여러 연산에서 공유할 수 있도록 파라미터 설정 이름(@Param(name = "key"))을 지정합니다.

   아래는 add(key, value) 및 get(key) 연산에 대해 [1..2] 범위의 키를 생성하는 MultiMap에 대한 스트레스 테스트입니다:

   import java.util.concurrent.*
   import org.jetbrains.lincheck.check
   import org.jetbrains.lincheck.datastructures.*
   import org.junit.*
   
   class MultiMap<K, V> {
       private val map = ConcurrentHashMap<K, List<V>>()
   
       // 지정된 키와 연결된 
       // 값 목록을 유지합니다.
       fun add(key: K, value: V) {
           val list = map[key]
           if (list == null) {
               map[key] = listOf(value)
           } else {
               map[key] = list + value
           }
       }
   
       fun get(key: K): List<V> = map[key] ?: emptyList()
   }
   
   @Param(name = "key", gen = IntGen::class, conf = "1:2")
   class MultiMapTest {
       private val map = MultiMap<Int, Int>()
   
       @Operation
       fun add(@Param(name = "key") key: Int, value: Int) = map.add(key, value)
   
       @Operation
       fun get(@Param(name = "key") key: Int) = map.get(key)
   
       @Test
       fun stressTest() = StressOptions().check(this::class)
   
       @Test
       fun modelCheckingTest() = ModelCheckingOptions().check(this::class)
   }

5. stressTest()를 실행하고 다음과 같은 출력을 확인하세요:

   = Invalid execution results =
   | ---------------------------------- |
   |    Thread 1     |     Thread 2     |
   | ---------------------------------- |
   | add(2, 0): void | add(2, -1): void |
   | ---------------------------------- |
   | get(2): [0]     |                  |
   | ---------------------------------- |

6. 마지막으로 modelCheckingTest()를 실행하세요. 다음과 같은 출력과 함께 실패합니다:

   = Invalid execution results =
   | ---------------------------------- |
   |    Thread 1     |     Thread 2     |
   | ---------------------------------- |
   | add(2, 0): void | add(2, -1): void |
   | ---------------------------------- |
   | get(2): [-1]    |                  |
   | ---------------------------------- |
   
   ---
   All operations above the horizontal line | ----- | happen before those below the line
   ---
   
   The following interleaving leads to the error:
   | ---------------------------------------------------------------------- |
   |    Thread 1     |                       Thread 2                       |
   | ---------------------------------------------------------------------- |
   |                 | add(2, -1)                                           |
   |                 |   add(2,-1) at MultiMapTest.add(MultiMap.kt:31)      |
   |                 |     get(2): null at MultiMap.add(MultiMap.kt:15)     |
   |                 |     switch                                           |
   | add(2, 0): void |                                                      |
   |                 |     put(2,[-1]): [0] at MultiMap.add(MultiMap.kt:17) |
   |                 |   result: void                                       |
   | ---------------------------------------------------------------------- |

키 범위가 좁기 때문에 Lincheck은 경합 상태(race)를 빠르게 찾아냅니다. 동일한 키로 두 값이 동시에 추가될 때, 값 중 하나가 덮어씌워져 유실될 수 있습니다.

다음 단계

단일 생산자 단일 소비자(single-producer single-consumer) 큐와 같이 실행 시 접근 제한(access constraints on the execution)을 설정하는 데이터 구조를 테스트하는 방법을 배워보세요.