Eclipseで"toString() unavailable - No suspended threads"エラーが表示される

Question

Eclipse4.7.3を使用しています。
Javaでヒープソートアルゴリズムのコードを書き、実行させたのですが、いくら待ってもコードが停止しませんでした。

デバッグモードで調べたところ、executeHeapSortメソッドの中でtoString()を呼び出した箇所で、toString() unavailable - No suspended threadsというメッセージが表示されました。
マルチスレッドで走らせる実装にはしていないのですが、このエラーはどのような原因で起こっているのでしょうか？

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

class HeapManager {
    
    List<String> heapArray = new ArrayList<String>();
    List<String> resultArray = new ArrayList<String>();
    
    public String executeHeapSort(String target) {
        
        List<String> targetArray = new ArrayList<String>(Arrays.asList(target.split("")));
        insert(targetArray);
        extract_min();
        return toString();
    }
    
    public void insert(List<String> targetArray) {
        for (String s : targetArray) {
            heapArray.add(s);
            int added_index = heapArray.size() - 1;
            bubble_up(added_index);
        }
    }
    
    public void extract_min() {
        
        while (heapArray.size() > 0) {
            
            int size = heapArray.size();
            resultArray.add(heapArray.get(0));
            swapHeapValue(0, size - 1);
            heapArray.remove(size - 1);
            bubble_down(0);
            
        }
        
    }
    
    public void bubble_up(int index) {
       
        while (index > 0) {
            
            int parent_index = Math.floorDiv(index + 1, 2) - 1;
            
            if (hasSmallerValue(index, parent_index)) {
                swapHeapValue(index, parent_index);
                index = parent_index;
            }
                
            else return;
        
        }
        
    }
    
    public void bubble_down(int index) {
        
        while (true) {
            int left_child_index = index * 2 + 1;
            int right_child_index = left_child_index + 1;
            int min_child_index;
            
            if (left_child_index > heapArray.size() - 1) {
                break;
            }
            
            else if (right_child_index > heapArray.size() - 1) {
                min_child_index = left_child_index;
            }
            
            else {
                if (hasSmallerValue(left_child_index, right_child_index)) {
                    min_child_index = left_child_index;
                }
                else min_child_index = right_child_index;
            }
            
            if (hasSmallerValue(min_child_index, index)) {
                swapHeapValue(min_child_index, index);
                index = min_child_index;
            }
            
        }
        
    }
    
    public boolean hasSmallerValue(int i, int j) {
        if (heapArray.get(i).compareToIgnoreCase(heapArray.get(j)) < 0) {
            return true;
        }
        
        else if (heapArray.get(i).compareToIgnoreCase(heapArray.get(j)) == 0) {
            if (heapArray.get(i).compareTo(heapArray.get(j)) < 0) {
                return true;
            }
        }
        
        return false;
    }
    
    public void swapHeapValue(int i, int j) {
        String temp = heapArray.get(i);
        heapArray.set(i, heapArray.get(j));
        heapArray.set(j, temp);
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder buf = new StringBuilder();
        for (String str: resultArray) {
            buf.append(str);
        }
        return buf.toString();
    }
    
}

public class HeapSort {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        Scanner stdIn = new Scanner(System.in);
        String target = stdIn.next();
        stdIn.close();
        
        HeapManager heap = new HeapManager();
        System.out.println(heap.executeHeapSort(target));
        
    }
    
}

Answer 1

このエラーはどのような原因で起こっているのでしょうか？

推測ですが、あなたはこのように操作したのではないでしょうか？

(A) デバッグ実行開始
(B) Eclipseのconsoleからデータを入力
例えばAaAのようなデータを入力したんだろうと思います。
(C) プログラムが停止しないのでpauseボタンを押した
(D) mainスレッドのスタックトレース上でbubble_down(int)メソッドなどを選択
(E) 変数ウィンドウのところのthis(即ちHeapManagerのインスタンス)の値を見ようとしたらそのメッセージが表示されていた

Eclipseや他のJava IDEでは参照型のインスタンスの値をデバッガーで参照した際にtoString()を呼び出してその結果を表示してくれたりしますが、それにはデバッグ中のプログラムのtoString()をデバッガーが自動的に呼び出して結果を得ています。しかし、デバッグ対象のプログラムがプログラムの途中で中断しているようなケースの場合、その状態で下手にtoString()を呼び出してしまうと結果が予測できない場合があります。

例えばtoStringの実装が以下のようなものだったと想像してみてください。

class Foo {
  public Object lock = new Object();

  @Override
  public toString() {
    synchronized (lock) {
      return "foo";
    }
  }
}

プログラム実行途中でpauseした場合、もしかしたらFoo#lockオブジェクトは他のスレッドがモニターを保持しているかも知れませんね？そんな状況でデバッガーがFoo#toStringを呼び出してしまうとtoStringが結果を返すことができず、デバッガー自体がフリーズしてしまうかも知れません。

こういうわけでEclipseはインスタンスの値を表示する際にtoStringを用いるかどうかをある基準で判断しているのだろうと思います。その基準に抵触するケースに「toString() unavailable - No suspended threads」があるんじゃないでしょうか？
ちなみに自分は4.7.2ですが、Java>Debug>Detail FormatterでHeapManagerの詳細表示をtoStringでしてねって指定すると、「Detail formatter:Thread must be suspended by step or breakpoint to perform method invocation」と出てました。メッセージの詳細は違いますが、Eclipseが言わんとしていることは同様のことだと思います。

こういう場合、ステップ実行したりどこかにbreakpointを設定してそこまで実行を継続するなりすればtoStringの結果が表示されるようになったりします。

マルチスレッドで走らせる実装にはしていない

Javaのアプリケーションが特に意識してマルチスレッドを使おうとしていなくてもJavaランタイム自体が最初から複数のスレッドで動いています。それゆえEclipseなどのデバッガーは「単純なアプリケーションならスレッドは一つしかない」というような仮定はできないんだろうと思います。

Comments

[Udomomo]

ありがとうございます。確かにそのような操作をしていました。
最初に走らせたときにコードが停止しなかった理由がまだよくわかっていないのですが、そちらの環境でも停止しなかったでしょうか？

[KSwordOfHaste]

詳しく見てないですが、bubble_downの論理で入力データに比較結果が同じものが複数含まれている場合に計算が停止しないように思えます。こういうケースは一段回ずつデバッグすることをお奨めします。

まずはこのメソッドの処理対象にしている場所（インデックス）デバッグプリントを入れ、無限ループしているようなのでループの先頭ででもbreakpointを設定し、ループ毎にデバッグプリントの結果を確かめるあたりからやるといいんじゃないでしょうか。

---
回答に書いた入力例：AaAだと無限ループすると思います。

[Udomomo]

bubble_down内のwhileループに`break`処理を入れるのを忘れていました。もっと細かくデバッグすればよかったです。
コードは正しい値を出力して終了するようになりました。ありがとうございました。