并发程序

摘要： 并发程序由多个共享存储空间并发执行的流程组成.由于流程之间执行次序的不确定性,使得并发软件系统的测试比较困难.变异测试是一种基于故障的软件测试技术,广泛用于评估测试用例集的充分性和测试技术的有效性.将变异测试应用于并发程序的一个关键问题是,如何高效地生成大量的模拟并发故障的变异体集合.给出了一种并发程序的变异测试框架,研制了一个并发变异体自动生成工具CMuJava.采用经验研究的方式评估了CMuJava生成的变异体集合的正确性与充分性,并且评估了变异体生成的效率.实验结果表明:CMuJava能够准确、充分地生成并发变异体集合,极大地提高了手工变异体生成的效率.

摘要： 针对目前已有的基于深度学习的数据竞争检测方法提取特征单一和准确率低的问题,提出一种基于深度学习的数据竞争检测方法DeleRace,该方法首先利用程序静态分析工具WALA从多个实际应用程序中提取指令、方法和文件等多个级别的特征,对其向量化并构造训练样本数据;然后通过ConRacer工具对真实数据竞争进行判定进而标记样本数据,采用SMOTE增强算法使正负数据样本分布均衡化;最后构建并训练CNN-LSTM深度神经网络进行数据竞争检测.从DaCapo,JGF,IBM Contest,PJBench基准测试程序套件中分别选取26个不同应用领域的基准测试程序进行训练数据样本抽取和数据竞争检测,结果表明DeleRace的数据竞争检测准确率为96.79%,与目前已有的基于深度学习的检测方法DeepRace相比提升了4.65%.此外还将DeleRace与已有的动态数据竞争检测工具(Said和RVPredict)和静态数据竞争检测工具(SRD和ConRacer)进行比较,验证了DeleRace的有效性.

摘要： 软件开发人员在并发编程中面临着各种Java锁的选择.针对如何选择合适的锁机制进而提高程序性能的问题,提出了一种帮助并发程序开发人员选择锁机制的推荐方法LockRec.首先,采用程序静态分析技术,对并发程序中锁机制的使用进行分析并确定影响程序性能的程序特征属性;然后,使用改进的随机森林算法构建锁机制推荐模型,以帮助开发人员在同步锁、可重入锁、读写锁、邮戳锁这四种锁之中进行选择.分别选取了四种现有的机器学习数据集对LockRec进行了实验,所提方法的推荐准确率均值可达95.1％;此外使用真实并发程序对LockRec的推荐结果进行分析.实验结果表明LockRec可以有效提高并发程序的执行效率.

摘要： 量子程序在量子计算机上执行时可能由于噪声产生错误.先前的量子程序映射策略将量子程序映射至量子计算机中的最健壮的区域上,以获得更高的保真度.在量子计算机上同时映射多个量子程序可以提升量子计算机的通量和资源利用率.但由于健壮资源稀缺、资源分配冲突,并发量子程序映射会导致整体可靠性下降.介绍了量子程序映射,对相关研究进行分类,并深入分析了其特点与区别.此外,针对并发量子程序映射问题提出了一种新的映射策略,包括3个关键设计:1)提出了社区发现辅助量子位划分算法.结合拓扑结构和错误率数据为并发量子程序进行物理量子位划分,提升初始映射可靠性,避免健壮资源的浪费.2)引入了跨程序SWAP操作,降低了并发量子程序的映射开销.3)提出了一种量子程序映射任务的调度框架,用于动态选取并发量子程序,在保证量子计算机保真度的前提下,提升了通量.所提策略较先前工作在程序执行保真度上提升了8.6％,节省了11.6％的映射开销.所设计的系统是一个面向量子计算机的操作系统原型——QuOS.

摘要： 针对并发程序数据竞争检测时准确率低和开销大的问题,基于Adaboost模型设计并发程序数据竞争语句级检测方法.对多线程并发程序进行插桩操作,记录指令的相关内存信息,并对提取出的指令集做语句级转化处理,利用语句对相关属性特征构建并发程序Adaboost数据竞争检测模型,实现多线程程序数据竞争检测工具ADR.实验结果表明,相比于Eraser、Djit+和Thread Sanitizer工具,ADR能够在降低时间及内存开销的同时,有效提高分类准确率,验证了所提方法的有效性.

摘要： 为了提高数据竞争检测过程的准确性,提出了一种基于上下文敏感分析的数据竞争检测方法.使用控制流分析构建上下文敏感的调用图,采用逃逸分析查找出可能发生数据竞争的线程逃逸对象,进行上下文敏感的别名分析以减少误报和漏报,通过发生序关系判断消除由于忽略线程交互而导致的误报.依据该方法,在WALA软件分析框架实现了一个数据竞争检测工具ConRacer,并将该工具与现有的检测工具SRD和RVPredict进行了比较.结果表明,与SRD和RVPredict相比,ConRacer的检测准确度最高,不仅可以有效地检测数据竞争,而且可以降低检测过程中的误报和漏报.通过结合上下文敏感分析技术与传统的静态检测技术,ConRacer提高了检测过程的准确性,对发现并发错误和优化软件性能有一定的参考价值.

摘要： 变异测试是一种面向缺陷的软件测试方法,利用人为注入的缺陷引导测试数据生成,评价测试数据的有效性,在软件工程领域得到了广泛关注.依托多核架构,开发可靠的并发程序越来越迫切.近年来,很多学者尝试将变异测试技术应用于并发程序,以提高并发程序测试的效率和可靠性.首先,介绍了本文工作与已有综述的不同;然后,阐述了与并发程序和变异测试技术相关的知识;接着,从变异实施、变异测试准则、测试数据生成等3方面,综述并发程序变异测试的研究进展,包括:变异算子设计、选择变异、高阶变异、弱变异、测试数据生成方法、变异测试工具等;最后,讨论需要进一步研究的问题.

摘要： 消息队列并发程序在执行期间,容易产生可达性不确定问题,若能将消息队列转化为多栈下推系统,可以构建逆向格局有限自动计算模式,提供解决办法.基于此,本文先对基于限定步长的消息队列可达性进行分析,随后,结合具体问题,探讨了限定步长下消息队列并发程序可达性算法优化,具体如下.

摘要： 消息队列并发程序在执行期间,容易产生可达性不确定问题,若能将消息队列转化为多栈下推系统,可以构建逆向格局有限自动计算模式,提供解决办法。基于此,本文先对基于限定步长的消息队列可达性进行分析,随后,结合具体问题,探讨了限定步长下消息队列并发程序可达性算法优化,具体如下。

摘要： 针对数据竞争检测过程中的误报和漏报问题,提出一种静态数据竞争检测方法.首先,使用控制流分析自动构造线程内和线程间函数调用图;然后,收集线程内变量访问事件信息,定义竞争产生条件并分析检测出所有可能的竞争;其次,为了提高检测的准确率,进行别名变量和别名锁的分析降低漏报和误报;最后,通过控制流分析来抽象访问事件之间的时序关系,并结合程序切片技术对访问事件的发生序关系进行判断,以此避免因忽略线程交互带来的误报.依据该方法,使用Java语言在Soot软件分析框架下实现了一个数据竞争检测工具.在实验中,对JGF和IBM Contest基准测试套件中的raytracer和airline等程序进行数据竞争检测,并与目前已有的数据竞争检测算法和工具(HB算法和RVPredict)进行对比.实验结果表明,与HB算法和RVPredict工具相比,该方法检测到的数据竞争总数分别增加了81％和16％,数据竞争检测的准确率分别提升了约14％和19％,有效地避免了数据竞争检测中的漏报和误报现象.

摘要： 当多个线程未经有效同步同时访问某共享数据,且其中至少有一个线程对数据进行写操作,称该并发系统出现数据竞争.发生数据竞争的系统具有不确定性,即使输入相同也可能表现不同的行为.本文针对Java并发程序,提出了一个基于模型的数据竞争检测方法,并实现了原型工具Toc4j.该方法用扩展了数据访问标记的UML活动图来描述程序的行为模型,并基于活动图插装被测试程序,然后用基于路径分析和随机方法生成的用例来执行插装后的程序.对执行得到的数据访问事件序列进行离线分析.首先,通过检验不同线程进入和退出数据关键区的时间区间是否重合来发现数据竞争.Toc4j的测试报告包含出错的位置和对应测试用例,可以帮助调试人员排错.

摘要： 基于无干扰理论和Hoare公理方法,针对并发进程中不可信代码带来的信息泄露问题,提出一种隐私性分析模型CPNIAM,一方面把并发程序功能正确性证明分化为对程序中所有并发进程的形式化验证,以达到复杂程序简单化证明的目的;另一方面,可以在进程的功能正确性验证的基础上进行并发进程间的无干扰性分析.实例分析表明,相对于传统的无干扰模型,本文提出的模型可以在程序设计及实现阶段的形式化验证过程中,对由不可信代码导致的进程间隐私泄露问题进行分析,分析结果可指导程序设计者用于不可信代码定位和修改.

摘要： 为了提高性能,Java内存模型允许编译器在优化过程中改变代码的执行顺序,缓存技术也会造成共享数据的更新顺序与本来的执行顺序不同.在多线程Java并发程序中,这些乱序执行会引起很多难以发现的错误.现有的Java程序模型检测技术并没有考虑这些顺序改变的问题。因此,提出了一种建立包含多线程交互及线程内代码乱序执行的完整模型,并利用模型检测工具进行穷举检测的算法。该算法可以发现原有技术无法发现的新问题,更好地检测高可靠性要求的Java并发程序.

摘要： 随着实际应用对并发软件需求的不断增加,并发程序的应用越来越广,程序切片的研究不再仅仅局限于顺序程序,并发程序切片的研究也越来越多.但是由于并发程序执行的不确定性,并发程序切片的研究还有许多问题有待解决.文中介绍了当前主要的几种并发程序切片方法及其主要特性,并对这些切片方法进行了分析,结果表明并发程序切片的效率和精度都达到理想的目标是不可能的,只能是在两者之间的均衡,同时提出了一种并发程序切片改进方法的设想,最后简要介绍了并发程序切片的应用.

摘要： 保持数据一致性是编写并发程序必须注意的一个重要问题.本文讨论了在Java多线程应用中使用同步方法解决该问题必须理解的三大特性:原子性、次序性、可见性,以及应遵循的基本原则.还介绍了在最新的JDK1.5中有关这方面的改进和引入的新方法,说明了一些可以提高并发程序可靠性和效能的手段.

摘要： 随着实际应用对并发软件需求的不断增加,并发程序的设计、测试和维护已引起人们的高度重视,其中并发程序的异常处理技术已成为一个重要的研究课题.针对顺序程序而设计的异常处理方法和工具无法直接应用到并发程序中,人们为此提出了许多并发程序中的异常处理方法.本文主要对最近所提出的各种各样方法进行了分类比较研究,最后对将来的研究方向进行了展望.

摘要： 多核处理器的广泛应用促使了多核并发程序可信问题的研究,因多核并发程序具有数据竞争而引起的程序执行结果的不确定性是并发程序分析与测试的难点.提出一种基于拓扑排序的数据竞争定位方法,采用XML对经过词法、语法解析的结果进行分析建模,利用XQuery查询语言提取XML文件中共享资源访问信息,使用线程访问树生成算法构建NET-TREE模型.基于NET-TREE模型,定位数据竞争点,记录可能的数据竞争序列.大量实验结果表明,该模型能够发现数据竞争并有效确定其位置.

摘要： 在并发程序复杂性度量研究中,作者曾定义了所谓B图,用以作为Ada并发程序中一种会合关系的模型.该文研究B图的一种特殊情况-BB图,一类链状图.n节点BB图是在n个节点、高为n-1的有向树上再添加若干条边,其约束条件是:每个节点的入度不大于二,每个节点的出度也不大于二.该文给出BB图图的若干若干枚举特征,并指出这些特征同第二类Stirling数的密切关系.

摘要： 死锁是分布式和并发程序中的常见缺陷。静态分析技术是软件缺陷检测的主要手段之一。本文基于静态分析技术提出了一种死锁检测方法，该方法将死锁检测这一复杂问题分解成为四个子问题—可达分析、别名分析、并发分析、以及Gatelock分析，本文详细讨论了这四个子问题的解决方法。

摘要： 通过事件图来产生用于并发程序的测试用例。通过对事件图事件状态迁移的分析产生子事件图.每一个子图对应一个测试用例。该方法有如下特点:1)在用例执行过程中,能够实时监控观察状态的变迁；2)由于每个子图都是具体的一条执行路径,即一次模拟,所以所有的用例都是有效的；3)由于事件图中的状态是有限的,所以在生成用例的过程中不会出现状态爆炸.

摘要： 本说明书一个或多个实施例提供一种程序并发缺陷检测方法、装置、设备以及存储介质。该方法包括：获取目标检测数据以及获取目标检测数据中的函数；根据目标检测数据以及函数之间的调用关系，得到函数调用序列链表；获取每个函数中的代码块；根据函数以及代码块之间的调用关系，得到代码块调用序列数组；根据目标检测数据、函数调用序列链表、代码块调用序列数组以及预设条件，确定并发缺陷以及并发缺陷的位置，并输出。本实现方式通过调用函数调用序列链表、代码块调用序列数组以及预设条件，对程序中源代码进行深层次的分析和检测，可以实现快速、准确地确定程序并发缺陷发生的类型以及位置，以便于及时处理缺陷，确保程序的健壮性和可靠性。

摘要： 本发明涉及流程引擎领域，提供了一种大规模数据量并发处理的方法、系统及程序产品，该大规模数据量并发处理的方法包括：获取用户身份信息，使用用户身份信息生成对应的分片键，将分片键传入用户对数据库的访问请求中；其中，分片键用于标志用户访问的数据在数据库中的位置；根据访问请求生成第一SQL语句，根据第一SQL语句查询对应的分片键，将分片键以注释的方式拼接至第一SQL语句中，获得第二SQL语句并发送给数据库。

摘要： 本发明公布了一种基于并发控制流图的Java并发程序路径剖析方法，通过分析Java源码中的线程内控制流关系和线程间的联系(包括线程的创建和各类同步关系)，构建Java并发控制流图；在Java并发控制流图上实施并发路径剖析算法，并按照算法结果对Java源码进行插桩，使得插桩后的源码在执行过程中能够生成并发程序的路径剖析结果。

摘要： 本发明针对并发程序测试中交织覆盖难问题，公开了一种并发程序噪声注入方法，属于并发程序测试领域。首先对被测并发程序运行时各共享变量被访问次数进行统计，根据访问次数由高到低对共享变量进行排序；然后按照次序由高到低依次对每一个共享变量相关的事件计算出插入噪声的概率；最后在每个事件上以不同概率插入噪声，用测试用例执行程序，直到不再出现新的并发交织。本发明提供了一种并发程序噪声注入方法，能够有效地增加并发程序测试中并发交织数量，提高测试效率。

摘要： 针对并发程序数据竞争定位问题，公开了一种并发程序数据竞争指令级定位方法，属于软件测试技术领域。本方法首先利用数据竞争定义对并发程序动态二进制插桩过程中所得的指令信息进行数据竞争初步检测，同时为每条线程设置向量时钟来跟踪并记录线程访问共享内存的时间；然后通过happens‑before规则判断各条指令所在线程的向量时钟是否存在偏序关系来判断是否发生数据竞争，形成最终数据竞争定位报告。本发明提供了一种并发程序数据竞争指令级定位方法，并有效降低了检测误报率及漏报率，用于提高并发程序测试的精度及效率。

摘要： 本发明针对并发程序噪声注入优化问题，公开了多目标并发程序噪声注入群体优化方法，属于并发程序测试领域。该方法首先对噪声注入编码，采用佳点集方法生成初始种群，并以并发程序执行时出现并发错误的次数与注入噪声的数量作为优化目标；然后求解初始种群中所有非支配解并保留在外部集合中；其次，对种群中的每个个体进行变异、交叉、选择操作生成新一代种群，更新外部集合并记录个体对应的适应度值；最后当达到迭代终止条件时，外部集合中的所有解即为并发程序噪声注入最优解集。本发明提供了一种有效且稳定的并发程序测试多目标噪声注入优化方法，有助于提高并发缺陷测试效率，降低测试代价。

摘要： 本发明针对并发程序测试中噪声注入优化问题，公开了一种并发程序测试噪声注入优化方法，属于并发程序测试领域。该方法首先对并发程序测试噪声注入方案个体进行编码，随机生成初始种群，并以程序运行时出现并发错误的次数作为适应度函数；然后，通过变异、交叉以及选择操作生成新一代种群，使用适应度函数对个体进行评价，记录迭代中的最大适应值及其对应的个体；最后当迭代次数达到最大迭代次数时，最大适应值对应的个体是最优噪声注入方案。本发明提供一种收敛速度快、稳定性好的并发程序测试噪声注入优化方法，有助于在并发程序测试过程中尽早发现程序错误，降低测试成本。

摘要： 针对软件测试领域中的并发程序数据竞争检测问题，公开基于Adaboost模型的并发程序数据竞争语句级检测方法。本方法首先对并发程序进行插桩取样，记录指令的相关内存信息，将取出的指令集进行语句级转化；然后进一步提取出数据竞争相关属性特征，基于训练样本的特征属性构建并发程序Adaboost数据竞争语句级检测模型，最后利用模型对待测并发程序进行数据竞争检测。本发明提供了一种检测精度高、开销低的数据竞争检测方法，用于优化并发程序数据竞争检测问题。

摘要： 本发明公布了一种基于并发控制流图的Java并发程序路径剖析方法，通过分析Java源码中的线程内控制流关系和线程间的联系(包括线程的创建和各类同步关系)，构建Java并发控制流图；在Java并发控制流图上实施并发路径剖析算法，并按照算法结果对Java源码进行插桩，使得插桩后的源码在执行过程中能够生成并发程序的路径剖析结果。

摘要： 本发明公开了一种基于内存访问模式的并发程序缺陷检测方法，通过借助MAP‑coverage匹配并发程序执行中尚未被覆盖的内存访问模式，构建程序约束并利用约束求解器，求解出程序调度，来取得更高的MAP‑coverage。与现有技术相比，本发明将并发程序状态空间的探索问题转换为约束求解问题，使用约束求解方法可以确定性的探索并发程序的状态空间；2)避免约束求解对冗余约束的探索，加快并发程序缺陷检测的过程；3)利用定义的过滤规则，可以过滤掉在特定上下文中冗余的内存访问模式，减少探索的开销。