Asynchronen Code testen

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Viele performante und gut skalierbare Architekturen setzen auf asynchrone Verarbeitung. Das Testen des asynchronen Codes stellt Entwickler allerdings vor neue Herausforderungen. Dieser Vortrag bietet Orientierung für einige typischen Fragestellungen. Am Beispiel von NodeJS und Mocha wird gezeigt, wie das Testen beim Einsatz einer nicht-blockierenden Event Loop funktioniert. Anschließend illustriert der Vortrag, wie asynchroner Code mit JUnit auf der JVM – einer klassischen Multithreading-Plattform – getestet werden kann. Insbesondere wird darauf eingegangen, welche Synchronisationsmechanismen genutzt werden können und wie Race Conditions durch Unit Tests aufgedeckt werden können.

Code unter: https://github.com/andreassimon/talk-asynchronen-code-testen

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Asynchronen Code testen

  1. 1. Asynchronen Code testen @ndrssmn Andreas Simon
  2. 2. Synchron Übertragungszeit Wartezeit Bearbeitungszeit Wartezeit Antwortzeit
  3. 3. Asynchron Antwortzeit Wartezeit
  4. 4. Fehlertoleranz Verfügbarkeit Parallelisierung Performance Event-Driven Architecture
  5. 5. Listening Callback
  6. 6. Synchronisation TIMEOUT
  7. 7. Listening in JUnit @Test public void should_reply_with_Fibonacci_numbers() throws Exception { // Arrange NotificationTrace<Integer> trace = new NotificationTrace<>(TIMEOUT); String replyQueue = channel.queueDeclare().getQueue(); FibonacciCalculator.create(connection.createChannel()); new IntegerConsumer( connection.createChannel(), trace::append) .consumeQueue(replyQueue); // Act publishNumbers(MIN, MAX, replyQueue); // Assert trace.containsNotification(equalTo(FIB_MIN)); trace.containsNotification(equalTo(FIB_MAX)); }
  8. 8. Listening in Mocha describe('AMQP Fibonacci service', function() { it('calculates fib(' + MIN + ')', function(done) { connection.on('ready', function () { connection.queue('my-queue', function(q) { q.subscribe(function (message) { try { // Assert message.data.toString().should.eql(FIB_MIN); done(); } catch(e) { done(e); } }); // Act connection.publish( 'calculate-fibonacci', MIN, { replyTo: 'my-queue'} ); }); }); });
  9. 9. Sampling POST localhost/ CREATED Location: localhost/30 GET localhost/30 NOT FOUND GET localhost/30 NOT FOUND GET localhost/30 OK :: 832040 TIMEOUT
  10. 10. Sampling in JUnit @Test public void calculates_fib_30() throws Exception { // Act connection = POST("http://localhost:3000/", "30"); fibLocation = connection.getHeaderField("Location"); // Assert Probe probe = responseTo( fibLocation, equalTo(Integer.toString(FIB_30)) ); new Poller(TIMEOUT, POLL_DELAY).check(probe); }
  11. 11. public class Poller { […] public void check(Probe probe) { […] while (!probe.isSatisfied()) { […] Thread.sleep(pollDelayMillis); probe.sample(); } } } public interface Probe { void sample(); boolean isSatisfied(); void describeAcceptanceCriteriaTo(Description d); void describeFailureTo(Description d); }
  12. 12. Sampling in Mocha describe('Fibonacci server', function() { it('should calculate fib(20)', function(done) { var req = http.request(POST_fib, function(res) { res.setEncoding('utf8'); res.statusCode.should.eql(201); res.headers.location.should.be.ok; pollGET(res.headers.location, done); }).on('error', done); req.setHeader('Content-Type', 'application/x-www-form- urlencoded;charset=UTF-8'); req.write('n=20n'); req.end(); });
  13. 13. Sampling in Mocha function pollGET(url, done) { http.get(url, function(res) { if(200 != res.statusCode) { setTimeout(pollGET, POLL_DELAY, url, done); } res.on('data', function (chunk) { chunk.toString().should.eql('6765'); done(); }); }).on('error', done); }
  14. 14. Test the test @Test public void is_thread_safe() throws Exception { latch = startStressing(STRESSING_THREADS, () -> { for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++) { trace.append("NOT-WANTED"); Thread.sleep(SLEEPTIME); } latch.countDown(); }); scheduler.schedule( () -> trace.append("WANTED"), 100, TimeUnit.MILLISECONDS ); trace.containsNotification(equalTo("WANTED")); latch.await(); assertThat( trace.getAppendCount(), is(equalTo((long) STRESSING_THREADS * ITERATIONS + 1)) ); }
  15. 15. Thread-sicher implementieren public class NotificationTrace<T> { public void append(T message) { synchronized (traceLock) { trace.add(message); traceLock.notifyAll(); } } public void containsNotification(Matcher<? super T> criteria) throws AssertionError, InterruptedException { Timeout timeout = new Timeout(timeoutMs); synchronized (traceLock) { stream = new NotificationStream<>(trace, criteria); while (!stream.hasMatched()) { if (timeout.hasTimedOut()) { throw new AssertionError(); } timeout.waitOn(traceLock); } } }
  16. 16. Aufräumen @After public void tearDown() throws InterruptedException { executorService.shutdownNow(); scheduler.shutdownNow(); }
  17. 17. Fazit Listening vs. Sampling Synchronisierungsmechanismen kapseln (und durch Unit-Tests validieren) Brian Goetz: "Java Concurrency in Practice" Nat Pryce, Steve Freeman: "Growing Object-Oriented Software" https://github.com/andreassimon/talk-asynchronen-code-testen
  18. 18. Quagilis Andreas Simon Lazarettstr. 9 48147 Münster Fon +49 (0) 251 - 590 491 55-0 Fax +49 (0) 251 - 590 491 55-9 a.simon@quagilis.de http://www.quagilis.de Quality in Agile.

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