使用单元测试测试多线程时无输出问题的解决方案

使用单元测试测试多线程时无输出问题的解决方案

问题出现背景

前几天刚学完设计模式的单例模式，老师说不加锁的懒汉模式线程不安全，但是并没有去实践加以证明。本着求证的心态，我就自己课后使用单元测试在多线程的场景下进行实验去加以证明，实验代码如下：

• 未加锁的懒汉式单例实现类：

  
  /**
   * 原始懒汉式
   * @author ghp
   * @date 2022/9/17
   */
  public class Singleton1 {
      //Step2: 创建一个静态成员变量
      private static Singleton1 instance = null;
  
      //Step1: 私有化构造器
      private Singleton1(){}
  
      //Step3: 提供一个get方法
      public static Singleton1 getInstance() {
          if(instance == null){
              try {
              //让线程休眠，当线程1休眠时，其他线程也进入if语句，就会导致new出多个单例对象，导致单例对象失败
                  Thread.sleep(200);
              } catch (InterruptedException e) {
                  throw new RuntimeException(e);
              }
              instance = new Singleton1();
          }
          return instance;
      }
  }
  

• 单元测试：

      /**
       * 测试原始懒汉单例模式
       * 主要测试在多线程下使用
       */
      @Test
      public void Singleton1Test() {
      new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+Singleton1.getInstance().hashCode());}).start();
      new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+Singleton1.getInstance().hashCode());}).start();
      new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+Singleton1.getInstance().hashCode());}).start();
      }
  

• 测试结果：

  • 直接测试：
    
  • debug测试：
    

问题分析

  出现这种情况的原因是由于单元测试不支持多线程测试，单元测试是不支持多线程的，因为当主线程结束以后，无论子线程结束与否，都会强制退出程序，主线程优先级最高。
  关于直接运行上面的单元测试，没有输出，是由于单元测试是以主线程为主的，当主线程结束单元测试就立马结束所有任务。这里直接运行没有任何结果是由于子线程都进入了getInstance方法中进入了休眠，而主线程没有进行休眠就直接运行结束了，导致单元测试直接就结束！！！这里可以去参考单元测试的源码，附上链接
  至于为什么debug后有输出，我暂且还没有肯定的答案。在此我是这样认为的（仅供参考，如有更加精确的答案，还请不吝赐教）：
debug有输出，是因为使用debug会延长程序的主线程的运行时间，给足子线程运行时间，至于为什么是new了三个线程，Thread-0不输出，只有线程Thread-1和Thread-2输出，这个暂且不知┭┮﹏┭┮（如有大佬知晓原因，恳请赐教）

解决方案

解决方案一：延长主线程的运行时间

具体代码如下：

注意：一定要将主线程的代码放在子线程后面，因为放在子线程前面，主线程会先运行完成，主线程一旦运行完单元测试就会直接结束，无法让单例模式失效！
测试结果如下：

解决方案二：调用方法创建线程

本质也是延长主线程的运行时间

public class SingleTest {
	/**
     * 用于创建线程的内部类
     */
    class MyThreadInner{
        /**
         * 不断调用单例类的get方法，获取单例对象
         */
        public void createInstance(){
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+ Singleton1.getInstance().hashCode());
                }
            }.start();
        }
    }
    /**
     * 测试原始懒汉单例模式
     * 主要测试在多线程下使用
     */
    @Test
    public void Singleton1Test() {
        SingleTest.MyThreadInner myThreadInner = new SingleTest().new MyThreadInner();
        myThreadInner.createInstance();
        myThreadInner.createInstance();
        myThreadInner.createInstance();
    }
}

测试结果如下所示：

可能你在想使用内部类创建线程，怎么就延长了主线程的运行时间呢？因为这里我们是通过方法调用的形式去创建子线程的，myThreadInner.createInstance()方法是属于主线程的，在主线程中，需要等在该方法执行完成主线程才会执行下一步，这也就给足了子线程运行时间。
使用这种方式，需要注意的一点是：一定要将单例类中的线程休眠给注释掉，如下所示：

• 为什么要注释掉线程休眠方法呢？
  因为我们的主线程是从创建内部类对象开始的，只存在Test方法中，并不会进入getInstance方法，如果使用Thread.sleep方法只会将子线程进行休眠，这就导致主线程直接就运行完了，而子线程还在等待，由于单元测试的特性主线程运行完毕，整个程序就直接Over了 w(ﾟДﾟ)w
  而在方案一中我们是在主线程使用

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": >"+Singleton1.getInstance().hashCode());

的，会进入getInstance方法中，会受到Thread.sleep方法的影响，其实在方案一中我们也可以不使用Thread.sleep，使用线程休眠方法只是为了让单例的破绽更加明显

• 为什么Thread-0 的单例对象和Thread-1 的单例对象是同一个？
  这是由于主线程已经结束了，导致后面的线程还没有获取到单例对象，只能使用前一个线程获取的单例对象（因为单例对象使用了static修饰，所以多线程能够共享该对象）

解决方案三：使用main函数来测试

方案三是最简单的也是最直接的方法（强烈推荐使用）。既然单元测试不支持多线程下的测试，那我们就干脆创建一个类，直接使用main函数来测试＜（＾－＾）＞

直接上代码：

总结

• 单元测试不支持在多线程下使用
• 单元测试中程序的结束是以主线程为主的
• debug会延长运行时间
• 多线程测试建议直接在main方法中进行

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参考文章

• 单元测试使用多线程的情况
• Junit单元测试不支持多线程测试–原因分析和问题解决
• Java单例7种测试实践

在此致谢