12、动态切片技术：定位并发程序中的错误根源

动态切片技术：定位并发程序中的错误根源

在并发程序的开发过程中，定位并发错误的根源是一项极具挑战性的任务。本文将介绍一种基于动态切片的故障定位技术，该技术通过双切片方法来识别不同类型并发错误的根源。

1. 执行索引与结构对应

在程序执行过程中，不同的执行路径可能会导致语句的执行顺序和嵌套结构有所不同。例如，执行 E 在 while 循环的第一次迭代中递归调用 A()，而在另一种执行中，递归调用发生在第二次迭代。通过执行索引（SEIE）可以清晰地表达语句的嵌套结构。如 SEIE(21) = [RA]，表明两个执行中第一个执行的语句 2 是对应的。而 SEIE(161) 在两次执行中的索引不同，这意味着两个 161 在不同的迭代中嵌套，它们在结构上并不对应。

2. 双切片技术概述

双切片技术是一种动态分析技术，用于识别并发错误的根源。该技术基于两次运行（一次成功，一次失败，由两个确定性调度控制），产生一系列因果相关的执行点，从代表失败根源的程序点到检测到失败的程序点。其主要步骤包括跟踪比较和双切片。

3. 跟踪比较

3.1 有损和无损跟踪

跟踪可以分为有损和无损两种类型：
- 无损跟踪 ：记录每个执行步骤的动态信息，所需空间与执行长度成正比。
- 有损跟踪 ：通过累积获取，例如使用程序计数器捕获控制流，或者以指令频率和路径频率等元组的形式记录。其主要优点是空间需求与静态程序大小呈线性关系。

然而，有损跟踪比较存在局限性。例如，当一次运行执行语句 s i 次，另一次运行执行 s (