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并发程序死锁与数据竞争的动态检测方法研究的开题报告
一、选题背景和意义
随着多核处理器及分布式计算机系统的广泛使用，多线程和并发编程变得越来越普遍和重要。但是，并发编程也带来了一些困难和问题，其中最常见的两个问题是死锁和数据竞争。死锁是一种并发编程中的常见问题，它是指两个或多个线程互相等待对方释放资源或锁，从而导致所有线程都无法继续执行。数据竞争是另一个常见问题，它发生在两个或多个线程试图同时访问和修改共享内存时。这两个问题都可能导致程序崩溃、死循环或结果不确定，因此需要及时检测和解决。
为了解决这些问题，许多静态和动态的检测方法已经被提出。静态检测方法基于代码分析来查找可能导致死锁或数据竞争的代码片段，但是它们通常不能正确识别所有的问题，或者产生大量误报。动态检测方法在运行时执行代码来检测死锁和数据竞争，可以捕获更多的问题而且往往能够提供更准确的信息和证据。
因此，研究并发程序死锁和数据竞争的动态检测方法具有重要的理论和实践意义。本文旨在介绍动态检测方法的相关技术和研究方向，探索如何提高检测的效率和准确性，以及将这些方法应用到实际的并发编程中，帮助开发人员发现和解决潜在的问题。
二、研究内容和研究方法
本文将分别研究并发程序死锁和数据竞争的动态检测方法。具体来说，我们将着重探索以下问题：
1.死锁动态检测方法
-基于锁依赖图的死锁检测方法；
-基于先进先出顺序的死锁检测方法；
-基于虚拟时钟的死锁检测方法；
-基于模型检测的死锁检测方法。
2.数据竞争动态检测方法
-基于动态二进制插装（DBI）的数据竞争检测方法；
-基于数据依赖分析的数据竞争检测方法；
-基于日志记录的数据竞争检测方法；
-基于模型检测的数据竞争检测方法。
我们将使用实验数据和程序来测试和评估这些方法，并比较它们之间的优缺点。具体来说，我们将采用以下研究方法:
1.研究现有的动态检测方法，分析它们的优缺点和适用场景。
2.定义测试用例并编写程序来模拟并发编程中的死锁和数据竞争。
3.实现动态检测的算法和技术，分别在测试数据上执行，并收集性能和准确性数据。
4.对比实验数据和评估结果，得出结论和建议，以便未来的动态检测研究和应用。
三、预期成果和创新点
通过本次研究，我们期望能够得到以下预期成果:
1.对并发编程中死锁和数据竞争问题的动态检测技术和算法进行全面的调研和研究，了解各种方法的优缺点和适用场景。
2.对比各动态检测方法的性能和准确性，找出最优解决方案，从而为并发编程中死锁和数据竞争问题提供一个可行、高效和准确的解决方案。
3.提供有益的建议和意见，帮助开发人员避免并发编程中死锁和数据竞争问题。
此外，本文的创新点在于：
1.提出了一种将多种动态检测方法相结合的思路，以提高检测效率和准确性。
2.在动态数据竞争检测研究中，我们将基于虚拟时钟的动态数据竞争检测方法引入到现有的数据竞争检测系统中，从而提高检测速度。
四、研究计划
第一章：研究背景和意义(1周)
介绍研究的背景和意义，说明并发编程中的死锁和数据竞争问题，以及动态检测方法的作用和优势。
第二章：相关技术和研究现状(2周)
介绍死锁和数据竞争的动态检测技术和算法，以及现有的研究，并分析其优缺点和适用场景，为后文的研究提供基础。
第三章：性能分析和研究方法(3周)
定义测试用例和程序，说明评估方法和性能指标，为实验研究提供基础。
第四章：死锁动态检测方法(2周)
介绍基于锁依赖图、先进先出顺序、虚拟时钟和模型检测等的死锁检测方法，并给出实验结果和分析。
第五章：数据竞争动态检测方法(2周)
介绍基于动态二进制插装（DBI）、数据依赖分析、日志记录和模型检测等的数据竞争检测方法，并给出实验结果和分析。
第六章：结论和展望(1周)
总结研究的结果和结论，提出未来的研究方向和应用。
五、参考文献
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