面试题：Java并发编程中如何使用JUnit进行单元测试

Question

在Java并发编程场景下，假设有一个多线程访问的共享资源类`SharedResource`，其中包含一个`increment`方法用于对共享变量进行自增操作。请阐述如何使用JUnit框架对`increment`方法进行单元测试，以确保其在多线程环境下的正确性，并写出关键代码示例。

Answer 1

1. 思路分析

要测试多线程环境下 increment 方法的正确性，需要模拟多个线程同时调用该方法，并验证最终结果是否符合预期。JUnit 本身没有直接支持多线程测试的特性，但可以借助 CountDownLatch 等工具来实现。

2. 关键代码示例

import org.junit.jupiter.api.Test;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class SharedResourceTest {

    @Test
    public void testIncrementInMultiThread() throws InterruptedException {
        int threadCount = 10;
        int expectedResult = 100;
        SharedResource sharedResource = new SharedResource();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);

        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    sharedResource.increment();
                }
                latch.countDown();
            });
        }

        latch.await();
        executorService.shutdown();
        assert sharedResource.getValue() == expectedResult;
    }
}

class SharedResource {
    private int value = 0;

    public void increment() {
        synchronized (this) {
            value++;
        }
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }
}

3. 代码解释

1. 测试方法 testIncrementInMultiThread：
   • 定义了线程数量 threadCount 和预期结果 expectedResult。
   • 创建 SharedResource 实例和线程池 ExecutorService。
   • 使用 CountDownLatch 来同步所有线程，确保所有线程执行完毕后再进行结果验证。
2. 线程任务：
   • 每个线程循环调用 increment 方法 10 次，调用完毕后通过 latch.countDown() 通知 CountDownLatch 该线程已完成。
3. 结果验证：
   • 调用 latch.await() 等待所有线程执行完毕，然后关闭线程池并验证 SharedResource 的最终值是否等于预期结果。
4. SharedResource 类：
   • increment 方法使用 synchronized 关键字保证线程安全，对共享变量 value 进行自增操作。
   • getValue 方法用于获取当前 value 的值。