可信软件并发正确性测试技术的研究与应用

【摘要】随着计算机应用的快速发展,软件已经渗透到各行各业,人们高度关注软件的正确性、可靠性、安全性、完整性、可用性等可信性质。而并发程序的出现,使其对正确性测试越发的困难,由于并发程序运行时的不确定性,很难检测到错误；许多并发错误到了用户使用阶段才被发现,再修复这些错误需要付出昂贵的费用。并发正确性测试是可信软件测试过程中最重要的一部分,如何检测出并发错误并采取有效的措施来保证可信软件的并发正确性刻不容缓,成为该领域专家学者研究热点。Concolic测试方法首先根据并发程序的某个确定的输入条件对并发程序进行具体测试,然后根据并发程序每个分支点的符号值和竞争条件对程序中的项目重新排序以产生新的线程调度,即：产生新的偏序同步串,根据新的线程调度产生与之相对应的新的程序输入条件,最后在新的输入条件下对并发程序进行测试,如此往复直至并发程序所有的路径均被覆盖。Concolic测试在一定程度上解决了缺乏有效的测试用例集的问题,但是由于缺乏将目标缺陷作为导向,会导致大量不能发现缺陷的测试序列集生成和执行,从而耗费了大量的时间和开销。本文提出了一种目标导向的Concolic测试方法,是将静态分析方法和Concolic测试方法相结合,定义了相关规则以及算法,利用静态分析的结果收集可能存在并发错误的可疑语句,利用该结果指导Concolic测试,通过实验与原有方法相比,该方法可以最大程度的减少测试的路径数量,降低并发测试的开销,提高了Concolic测试方法的效率。本文在研究工作中的创新点主要体现在以下几个方面：(1)提出了一种将静态分析和Concolic测试相结合的缺陷检测方法,使用静态分析报告的潜在缺陷位置和类型信息指导Concolic测试,从而降低测试开销。(2)对待测试并发程序进行简化,建立并发程序模型用于描述目标导向的Concolic测试技术。(3)通过构建并发控制流图,在此基础上判断并发程序中各分支语句到缺陷语句的可达性并同时记录相关的路径；然后通过对并发程序进行插装来支持Concolic测试的进行。(4)基于该方法实现了一个用于检测Java程序并发缺陷的目标导向的Concolic测试系统(DDTS),并在一组Java并发程序基准上进行了实例研究以评估本方法的有效性。
【作者】李桢；
【导师】徐海水；
【作者基本信息】广东工业大学，软件工程，2014，硕士
【关键词】可信软件；并发正确性；Concolic测试；静态分析；

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