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  • 软件调试修炼之道之——重现问题(下)

    不管是什么样的重现问题的方法,只要有,就比没有强。但是如何让重现问题既可靠又方便呢?

    最小化反馈周期:和软件开发的其他众多领域一样,问题重现也是要使反馈周期最小,所经过的周期越短,反馈就越及时,其相关性就越高。

    因此,最先要关注的就是找出问题重现中哪些方面是不需要的,将它们剔除掉,称为将问题重现最小化。那么,哪些元素可以被剔除呢?往往这要靠直觉。你了解软件,并且知道哪些模块可能被一些特定输入所影响,如果直觉不对,那么一些非直接的方法可能会帮助到你。

    改进问题重现不是一蹴而就的事,而是在整个诊断过程中要牢记在心的东西。

    将不确定的缺陷变为确定的:要做到这一点,需要明白不确定性从何来

    1. 开始于不可预知的初始状态

      当你的软件从未经初始化的内存读取数据时,通常会出问题。如果你有理由相信,是这个原因导致了不确定性问题,那么你最好的选择可能是使用调试内存分配器,来强制内存被初始化为一个众所周知的值,或用内存完整性检验软件来检测是否引用了未初始化的内存。

    2. 与外部系统进行交互

      由此引起的不确定性问题往往不是因为二者表现不一,而是因为时间上微妙的不同。解决的策略是能够精确控制从外部系统接收了什么,以及何时接收的。最好的选择可能不是试图直接控制外部系统,而是用你能控制的东西替换它,比如调试子系统或代替测试。

    3. 故意地使用随机性

      由此导致的不确定性听起来还是很正常的,幸运的是,大部分所谓使用随机数的软件都是通过确定性算法产生的伪随机数,因此这个是完全可以预测的行为。

    4. 多线程

      由此引起的不确定性最难处理。在多核系统盛行的今天,往往我们处理的并不是真正的并发。而在缺乏并发控制的结构化方法下,我们不得不依靠一些特殊的方法。因此,在处理方法中最有效的工具之一就是不起眼的sleep()方法,它允许你强制一个线程长时间等待而出现竞争状态。 

    例如,假设你正在工作的软件中多个乖哦工作线程并行处理工作项目,工作线程使用下面的java代码来获得工作项目:

    if (item=workQueue.lockWorkItem())
    {
      item.process();
      workQueue.writeResultAndUnlock(item);
    }
    

    你试图跟踪一个间歇出现的缺陷,有时同一个工作项目会同时分配给两个工作线程。遗憾的事,这种情况极少出现,那么,你可以将代码更改为如下形式来增加重现该问题的几率:

    if (item=workQueue.lockWorkItem())
    {
      Thread.sleep(1000);
      item.process();
      workQueue.writeResultAndUnlock(item);
    }
    

    注意:尽管sleep()方法在重现问题和诊断阶段很有用,但在修复缺陷阶段它不是一个适合的方法

    自动化:一个自定义测试不仅能够方便的运行,而且当诊断结束开始修复的时候,对于即将编写完成的测试来说,它是一个很好的起点。如果确定缺陷重现需要通过日志,那么可以选择重放日志文件。

    迭代:在诊断的过程中,你构建了足够多关于如何以及为何软件如此运行的信息,可以用此不断改进重现,如下图:

     

    通过如下步骤反复改进:

    1. 你确定一个特定的模块已包含在内,其中有导致缺陷的元素,这样可以创建一个更小的文件。

    2. 进一步诊断,发现能通过用桩模块替代与第三方服务器交互的子系统,让问题每次都出现,桩模块可以很容易返回已经确定的响应。

    3. 最后,把跟踪范围缩小到一个特定函数,通过设置一组具体的参数调用该函数来创建单元测试,以便重现问题。

    如果真的不能重现问题该怎么办?

    首先,不要轻易给出”缺陷不存在“的结论,除非尽力获取了更多额外信息,用尽了所有可用的办法依然不能重现问题。其次,在相同区域解决不同的问题,尽管没有你目前跟踪的缺陷那么严重和紧急,也许它们蒙蔽了真正缺陷所在,也许会让你找到重现问题的关键因素,当然,也许没有任何帮助。第三,试着让其他人参与其中,这样可以获取其他人的不同角度看待问题,尤其是反馈错误的人。第四,充分利用用户群体,有些时候,缺陷出现在外部系统而非开发系统中,但这需要用户为你收集所需要的信息,从某种角度来说,并不理想。最后,可以使用推测法,你所需要做的是把自己融入到软件中,在想象中执行软件,执行每一步,考虑有哪些出现错误的可能性,尝试解释你跟踪的缺陷。

    正常来说,我们有能力重现问题,而在下一章中,我们将会看到如何用重现来诊断问题。

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