当下,计算机技术飞速发展,计算机并发体系结构已成为主流。为使并发体系结构的性能得到充分发挥,多线程编程思想应运而生。但是由于多线程程序运行的不确定性,导致编程人员在编程和调试阶段需要耗费大量的时间和精力,严重制约了多线程编程技术的发展。因此,研究如何检测并发错误,研究高效、快速的应用程序重放机制对多线程编程技术的发展有着重要的意义。在近些年,关于并发程序执行不确定性的研究吸引了国内外高校和研究机构的众多学者,在这方面也取得了许多成果。现有的研究主要体现在以下几个层面:设计开发并行编程语言,或对现有语言进行扩展,令其能够确定性的执行并发程序;使用确定性重放,使得程序能够重现上次运行的顺序和结果;向计算机中增加额外的硬件或修改原有的体系结构,从底层硬件级别实现并发程序执行的确定性。本文主要针对导致多线程程序执行不确定性的主要因素--原子性违例,提出了一种基于线程交互不变量的原子性违例错误并发检测算法。该算法首先利用二进制插桩平台Pin提取程序的原始踪迹并去除冗余,并利用基于无序映射的散列表对踪迹进行分类;然后用栈提取的线程交互不变量标记线程交互,并利用多进程技术实现算法的并发;最后通过实验,比较和分析了错误检测算法的效率和有效性。除了错误检测外,本文还实现了基于线程切换点的确定性重放系统,用以解决多线程程序难以重现上次运行顺序和执行结果的难题。与错误检测算法相配合,能够有效避免错误的发生。