在IntelliJ IDEA中多執行緒併發程式碼的除錯方法

字母哥部落格發表於2020-08-05
IntelliJIdea執行緒除錯

通常來說，多執行緒的併發及條件斷點的debug是很難完成的，或許本篇文章會給你提供一個友好的除錯方法。讓你在多執行緒開發過程中的除錯更加的有的放矢。

我們將通過一個例子來學習。在這裡，我編寫了一個多執行緒程式來計算此數學問題：100! + 100000!。即：100的階乘 + 100000的階乘。

數學不好的同學看這裡，100 階乘就是：1 * 2 * 3 * …… * 100 = ？ ，簡寫為100！

import java.math.BigInteger;

public class MathProblemSolver {

    //開啟兩個執行緒
    public static void main(String arg[]){
        //第一個執行緒計算 100!
        FactorialCalculatingThread thread1 = new FactorialCalculatingThread(100);
        //第二個執行緒計算 100000!
        FactorialCalculatingThread thread2 = new FactorialCalculatingThread(100000);

        thread1.setName("Thread 1");
        thread2.setName("Thread 2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            thread1.join(); //執行緒Jion，以使主執行緒在“執行緒1”和“執行緒2”都返回結果之前不會進一步執行
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        BigInteger result = thread1.getResult().add(thread2.getResult());
        System.out.println("將兩個執行緒的計算結果相加等於：" + result);
    }

    //用於階乘計算的執行緒類
    private static class FactorialCalculatingThread extends Thread {
        private BigInteger result = BigInteger.ONE;
        private long num;

        public FactorialCalculatingThread(long num) {
            this.num = num;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 開始階乘的計算：" + num);
            factorialCalc(num);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執行完成");
        }

        //數的階乘計算方法
        public void factorialCalc(long num) {
            BigInteger f = new BigInteger("1");
            for (int i = 2; i <= num; i++)
                f = f.multiply(BigInteger.valueOf(i));
            result = f;
        }

        public BigInteger getResult() { return result; }
    }
}

上面的程式碼解釋

  • 開啟兩個執行緒，“Thread 1”計算（100！）和“Thread 2”計算（100000！)
  • 在main()方法中啟動兩個執行緒，然後呼叫thread1.join()和thread2.join()，以使主執行緒在“執行緒1”和“執行緒2”都返回結果之前不會進一步執行。
  • 最後將兩個執行緒的計算結果相加，得到100! + 100000!

下面就讓我們使用IntelliJ IDEA工具來除錯這段多執行緒的程式碼。

Frames 與 Thread 皮膚

除錯工具視窗的“Frames”皮膚包含一個下拉選單。它的關注點在：由於斷點而導致暫停的執行緒，並顯示這些執行緒的呼叫堆疊資訊。在下圖中，斷點位於main()方法中如圖所示的位置，Frame向我們顯示了主執行緒的呼叫堆疊。

如果要檢查其他執行緒的呼叫堆疊，則可以從下拉選單中進行選擇。

Thread皮膚顯示當前處於活動狀態的所有執行緒。參考上面的程式碼，我在thread1.join()新增了一個斷點。當應用程式在該斷點處暫停時，我們應該在此窗格中至少看到三個執行緒-“main”，“Thread 1”和“Thread 2”（請看下面的螢幕截圖）。您可以雙擊每個執行緒以觀察其呼叫堆疊。

條件斷點-只掛起符合條件的執行緒

假設我正在解決該程式中的錯誤，並且我只需要在“Thread 2”開始執行時就暫停執行。這表明我需要在FactorialCalculatingThread的run()方法的第一行上新增一個斷點。因為我們開啟的兩個執行緒使用的是同一段程式碼，所以我們會遇到一個問題-使用該段程式碼的所有執行緒遇到斷點都將被掛起,包括應用程式的“Thread 1”和“Thread 2”。我不希望兩個執行緒都暫停。該怎麼做？

我們可以使用條件斷點功能。新增斷點後，右鍵單擊它，選中“suspend”並選擇“Thread”。然後我們新增條件currentThread().getName().equals("Thread 2")，如下面的螢幕快照所示。此條件確保偵錯程式僅在當前執行緒的名稱為“Thread 2”時才暫停當前執行緒：

現在執行除錯程式，當應用暫停時，僅“Thread 2”被暫停。您可以通過以下步驟確認“Thread 1”已執行並且沒有被掛起：

1.在控制檯中，您可以通過日誌來驗證“Thread 1”已執行並退出。

2.在“Thread”皮膚中，可以看到此時已經沒有“Thread 1”，已經執行完成了！

在不同的IDE版本中，配置條件斷點的方式可能有所不同。但是關鍵思想是要意識到這些功能的存在並加以使用。

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