上周，因為要測試一個方法的在並發場景下的結果是不是符合預期，我寫了一段單元測試的代碼。寫完之后截了個圖發了一個朋友圈，很多人表示短短的幾行代碼，涉及到好幾個知識點。
還有人給出了一些優化的建議。那么，這是怎樣的一段代碼呢？涉及到哪些知識，又有哪些可以優化的點呢？
讓我們來看一下。
背景
先說一下背景，也就是要知道我們單元測試要測的這個方法具體是什么樣的功能。我們要測試的服務是AssetService，被測試的方法是update方法。
update方法主要做兩件事，第一個是更新Asset、第二個是插入一條AssetStream。
更新Asset方法中，主要是更新數據庫中的Asset的信息，這里為了防止並發，使用了樂觀鎖。
插入AssetStream方法中，主要是插入一條AssetStream的流水信息，為了防止並發，這里在數據庫中增加了唯一性約束。
為了保證數據一致性，我們通過本地事務將這兩個操作包在同一個事務中。
以下是主要的代碼，當然，這個方法中還會有一些前置的冪等性校驗、參數合法性校驗等，這里就都省略了：
@Service
public class AssetServiceImpl implements AssetService {
@Autowired
private TransactionTemplate transactionTemplate;
@Override
public String update(Asset asset) {
//參數檢查、冪等校驗、從數據庫取出最新asset等。
return transactionTemplate.execute(status -> {
updateAsset(asset);
return insertAssetStream(asset);
});
}
}
因為這個方法可能會在並發場景中執行，所以該方法通過事務+樂觀鎖+唯一性約束做了並發控制。關於這部分的細節就不多講了，大家感興趣的話后面我再展開關於如何防並發的內容。
單測
因為上面這個方法是可能在並發場景中被調用的，所以需要在單測中模擬並發場景，於是，我就寫了以下的單元測試的代碼：
public class AssetServiceImplTest {
private static ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
.setNameFormat("demo-pool-%d").build();
private static ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(5, 100,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128), namedThreadFactory, new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
@Autowired
AssetService assetService;
@Test
public void test_updateConcurrent() {
Asset asset = getAsset();
//參數的准備
//...
//並發場景模擬
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
AtomicInteger failedCount =new AtomicInteger();
//並發批量修改，只有一條可以修改成功
for (int i = 0; i < 10; i++) {
pool.execute(() -> {
try {
String streamNo = assetService.update(asset);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error : " + e);
failedCount.getAndIncrement();
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
});
}
try {
//主線程等子線程都執行完之后查詢最新的資產
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
Assert.assertEquals(failedCount.intValue(), 9);
// 從數據庫中反查出最新的Asset
// 再對關鍵字段做注意校驗
}
}
以上，就是我做了簡化之后的單元測試的部分代碼。因為要測並發場景，所以這里面涉及到了很多並發相關的知識。
很多人之前和我說，並發相關的知識自己了解的很多，但是好像沒什么機會寫並發的代碼。其實，單元測試就是個很好的機會。
我們來看看上面的代碼涉及到哪些知識點？
知識點
以上這段單元測試的代碼中涉及到幾個知識點，我這里簡單說一下。
線程池
這里面因為要模擬並發的場景，所以需要用到多線程， 所以我這里使用了線程池，而且我沒有直接用Java提供的Executors類創建線程池。
而是使用guava提供的ThreadFactoryBuilder來創建線程池，使用這種方式創建線程時，不僅可以避免OOM的問題，還可以自定義線程名稱，更加方便的出錯的時候溯源。（關於線程池創建的OOM問題）
CountDownLatch
因為我的單元測試代碼中，希望在所有的子線程都執行之后，主線程再去檢查執行結果。
所以，如何使主線程阻塞，直到所有子線程執行完呢？這里面用到了一個同步輔助類CountDownLatch。
用給定的計數初始化 CountDownLatch。由於調用了 countDown() 方法，所以在當前計數到達零之前，await 方法會一直受阻塞。（多線程中CountDownLatch的用法）
AtomicInteger
因為我在單測代碼中，創建了10個線程，但是我需要保證只有一個線程可以執行成功。所以，我需要對失敗的次數做統計。
那么，如何在並發場景中做計數統計呢，這里用到了AtomicInteger，這是一個原子操作類，可以提供線程安全的操作方法。
異常處理
因為我們模擬了多個線程並發執行，那么就一定會存在部分線程執行失敗的情況。
因為方法底層沒有對異常進行捕獲。所以需要在單測代碼中進行異常的捕獲。
try {
String streamNo = assetService.update(asset);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error : " + e);
failedCount.increment();
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
這段代碼中，try、catch、finall都用上了，而且位置是不能調換的。失敗次數的統計一定要放到catch中，countDownLatch的countDown也一定要放到finally中。
Assert
這個相信大家都比較熟悉，這就是JUnit中提供的斷言工具類，在單元測試時可以用做斷言。這就不詳細介紹了。
優化點
以上代碼涉及到了很多知識點，但是，難道就沒有什么優化點了嗎？
首先說一下，其實單元測試的代碼對性能、穩定性之類的要求並不高，所謂的優化點，也並不是必要的。這里只是說討論下，如果真的是要做到精益求精，還有什么點可以優化呢？
使用LongAdder代替AtomicInteger
我的朋友圈的網友@zkx 提出，可以使用LongAdder代替AtomicInteger。
java.util.concurrency.atomic.LongAdder是Java8新增的一個類，提供了原子累計值的方法。而且在其Javadoc中也明確指出其性能要優於AtomicLong。
首先它有一個基礎的值base，在發生競爭的情況下，會有一個Cell數組用於將不同線程的操作離散到不同的節點上去(會根據需要擴容，最大為CPU核數，即最大同時執行線程數)，sum()會將所有Cell數組中的value和base累加作為返回值。
核心的思想就是將AtomicLong一個value的更新壓力分散到多個value中去，從而降低更新熱點。所以在激烈的鎖競爭場景下，LongAdder性能更好。
增加並發競爭
朋友圈網友 Cafebabe 和 @普渡眾生的面癱青年 都提到同一個優化點，那就是如何增加並發競爭。
這個問題其實我在發朋友圈之前就有想到過，心中早已經有了答案，只不過有兩位朋友能夠幾乎同時提到這一點還是很不錯的。
我們來說說問題是什么。
我們為了提升並發，使用線程池創建了多個線程，想讓多個線程並發執行被測試的方法。
但是，我們是在for循環中依次執行的，那么理論上這10次update方法的調用是順序執行的。
當然，因為有CPU時間片的存在，這10個線程會爭搶CPU，真正執行的過程中還是會發生並發沖突的。
但是，為了穩妥起見，我們還是需要盡量模擬出多個線程同時發起方法調用的。
優化的方法也比較簡單，那就是在每一個update方法被調用之前都wait一下，直到所有的子線程都創建成功了，再開始一起執行。
這就還可以用都到我們前面講過的CountDownLatch。
所以，最終優化后的單測代碼如下：
//主線程根據此CountDownLatch阻塞
CountDownLatch mainThreadHolder = new CountDownLatch(10);
//並發的多個子線程根據此CountDownLatch阻塞
CountDownLatch multiThreadHolder = new CountDownLatch(1);
//失敗次數計數器
LongAdder failedCount = new LongAdder();
//並發批量修改，只有一條可以修改成功
for (int i = 0; i < 10; i++) {
pool.execute(() -> {
try {
//子線程等待，等待主線程通知后統一執行
multiThreadHolder.await();
//調用被測試的方法
String streamNo = assetService.update(asset);
} catch (Exception e) {
//異常發生時，對失敗計數器+1
System.out.println("Error : " + e);
failedCount.increment();
} finally {
//主線程的阻塞器奇數-1
mainThreadHolder.countDown();
}
});
}
//通知所有子線程可以執行方法調用了
multiThreadHolder.countDown();
try {
//主線程等子線程都執行完之后查詢最新的資產池計划
mainThreadHolder.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//斷言，保證失敗9次，則成功一次
Assert.assertEquals(failedCount.intValue(), 9);
// 從數據庫中反查出最新的Asset
// 再對關鍵字段做注意校驗
以上，就是關於我的一次單元測試的代碼所涉及到的知識點，以及目前所能想到的相關的優化點。
最后，還是想問一下，對於這部分代碼，你覺得還有什么可以優化的地方嗎？