Состояния гонки (data race) являются одними из самых трудновоспроизводимых и сложных в обнаружении ошибок многопоточного программирования. Они наступают, когда в параллельной программе происходит два несинхронизированных обращения к одному и тому же участку памяти, из которых одно является записью данных. Обычно гонки ведут к повреждению глобальных структур данных, а их «ручное» обнаружение сильно затруднено. Теме автоматизированного поиска гонок посвящено множество различных исследований, но она продолжает оставаться актуальной. Популярен динамический подход к обнаружению гонок, когда анализ и поиск гонок происходит прямо во время выполнения программы. В данной статье рассматривается эволюция существующих подходов к динамическому обнаружению гонок, анализируются их достоинства и ограничения. Отдельное внимание уделяется вопросу поиска гонок в Java-приложениях.

One of the most hazardous and hardly reproducible errors that occur in multithreaded programs are data races — unsynchronized accesses to same shared memory fragment from several threads, where one access is write. Generally data races are weakly localized and damage global data structures. Manual detection of data races is very complicated. There was a lot of research in this area, but automatic data race detection remains an actual issue. In this review evolution of existing approaches is considered and their advantages and drawbacks are analyzed. Special attention is paid to automatic race detection in Java applications.

Состояния гонки (data races) – это несинхронизированные обращения к одному и тому же участку памяти разных потоков параллельной программы. Состояния гонки являются одними из самых трудно обнаруживаемых ошибок многопоточного программирования. Автоматический поиск гонок является предметом активных исследований в последние двадцать лет, однако, например, для Java-приложений на настоящий момент не существует полноценного программного средства (детектора гонок), применимого для промышленных приложений (сотни и тысячи классов). В статье предлагается идея динамического обнаружения гонок на основе синхронизационных контрактов. Последние помогают корректно исключать из области анализа произвольные части приложения, по той или иной причине не интересные с точки зрения поиска гонок (например код стандартных библиотек), делая процесс поиска гонок гибко управляемым. Это, в свою очередь, позволяет существенно понизить накладные расходы при поиске гонок без потери точности. В статье также представлена реализация этой идеи и апробация созданного инструмента. С. 16-29.

Data races occur in parallel programs when several threads perform concurrent accesses to the same location of shared memory without consistent synchronization. Data races are one of the most hardly detectable multithreading errors. A lot of research in the area of automatic data race detection has been held during last twenty years, but, for example, no full-fledged dynamic data race detector for Java-applications, applicable to industrial systems (hundreds and thousands classes), still exists. In this article an idea of dynamic data race detection based on synchronization contracts is proposed. Synchronization contracts assist to exclude certain, uninteresting from the view of data race detection (for example, code of standard libraries), parts of application form the analysis scope, making data race detection process flexibly manageable. By-turn, it makes possible to reduce overhead significantly without loss of precision. An implementation of this idea and evaluation of resulting tool are also introduced.

Одной из самых сложных и трудновоспроизводимых ошибок в многопоточных программах являются состояния гонки (data race) – несинхронизированные обращения к одному и тому же участку памяти из различных потоков, из которых одно является записью данных. Обычно гонки слабо локализуемы, и ведут к повреждению глобальных структур данных, а их «ручное» обнаружение сильно затруднено. В этой области было проведено множество различных исследований, но автоматическое обнаружение гонок остается актуальной задачей. В данной статье рассматриваются статические и post-mortem методы обнаружения гонок, отдельное внимание уделяется вопросу поиска гонок в Java-приложениях.

One of the most hazardous and hardly reproducible errors that occur in multithreaded programs are data races – unsynchronized accesses to same shared memory fragment from several threads, where one access is write. Generally data races are weakly localized and damage global data structures. Manual detection of data races is very complicated. There was a lot of research in this area, but automatic data race detection remains an actual issue. In this review static and post-portem approaches to data race detection are covered with an emphasis on race detection in Java programs.