Наука отладки. Содержание

2005 г.

Полное содержание книги "Наука отладки"

Мэтт Тэллес, Юань Хсих
Пер. с англ. С. Лунин, науч.ред. С. Брудков
Издательство: КУДИЦ-ОБРАЗ

Об авторах
Благодарности
Краткое содержание
Глава 1. Введение в науку устранения программных ошибок
- О чем эта книга
- Почему это важно
- Что такое программные ошибки
- Для кого эта книга?
- Построение книги
- Краткая история
- Заключение
- Задача
Глава 2. Изучение знаменитых (и не очень знаменитых) ошибок
- Сценарий
- Распределенные компьютерные системы из «реальной жизни»
- Therac-25
  - ИСТОРИЯ
  - Выводы
- Зарисовка #1
- Зарисовка #2
- Зарисовка #3
- Зарисовка #4
- Заключение
  - Задача
Глава 3. Что такое ошибки?
- Что такое программная ошибка?
- Что такое программный дефект?
- Чем наладка не является?
- Что такое наладка?
- Почему это важно?
  - Моральная цена ошибок
  - Цена для образа и репутации
  - Денежная стоимость ошибок
- Природа ошибок
  - Ошибки появляются по какой-то причине
  - Ошибки воспроизводимы
  - Ошибки обычно проявляются, когда производятся изменения
- Ошибки порождают ошибки
- Ошибки привлекают ошибки
  - Ошибки показывают недостаток понимания
  - Сложный код тяжело написать. Неважно какой
  - Ошибки, созданные на разных стадиях жизненного цикла программы имеют различные характеристики
- Обнаружение причин ошибок в стабильной системе может оказаться сложнее, чем в нестабильной
- Заключение:
- Задача
Глава 4. Жизненный цикл ошибки
- Почему создаются ошибки
  - Сложность
    - Сложность проблемы
    - Сложность решения
    - Сложность средств
    - Сложность, связанная с людьми
    - Сложность технологии
  - Реальность
  - Человеческие слабости
- Как создаются ошибки
  - Внесение изменений в программу
    - Плохое понимание
    - Туннельное зрение
    - Расползания функциональности
  - Плохая спецификация
  - Сложность решения
  - Отсутствие ясного видения
  - Ошибки программиста
    - Недостаточное знание инструментов
    - Использование неподходящих средств
    - Лень
- Как ошибки минуют стадию тестирования
  - Трудно следовать формальным процедурам
  - Политическое/ маркетинговое решение
  - Недостаток времени
  - Невоспроизводимость
  - Самолюбие
  - Плохая спецификация/ Неизвестно, что тестировать
  - Недостатки тестовой среды
- Заключение
- Задача
Глава 5. Систематика ошибок
- Классы ошибок
  - Ошибки планирования
  - Ошибки проектирования
  - Ошибки реализации
  - Технологические ошибки
    - Случай #1: Несоответствующая DLL
    - Случай #2: Нарушенная база данных
  - Ошибки компоновки
  - Ошибки установки
  - Ошибки планирования будущего
  - Ошибки в документации
  - Серьезность
- Систематика ошибок
  - Название
  - Описание
  - Наиболее обычная среда
  - Симптомы
  - Пример
- Классы ошибок
  - Утечка памяти или ресурсов
    - Наиболее частые среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Логические ошибки
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки кодирования
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Нарушение границ области памяти
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки циклов
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки условий
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки указателей
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки выделения/освобождения памяти
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки многопоточности
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки синхронизации
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки в распределенных приложениях
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки хранения
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки интеграции
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки преобразования
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Жестко запрограммированная длина/размер
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки версий
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Неверное повторное использование
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
  - Ошибки булевой логики
    - Наиболее обычные среды
    - Симптомы
    - Пример
- Почему важна классификация
- Заключение
- Задача
Глава 6. Детективная работа
- Холистическая наладка
  - Холистическая медицина, холистическая экология
  - Копировать и вставить
  - Глобальные переменные
  - Побочные эффекты
  - Следите за неожиданными сообщениями и результатами
  - Следите за диагностической информацией
- Методы наладки
  - Научный метод
  - Интуиция
  - Внезапное озарение
  - Диагностика
- Хитрости профессии
  - Встроенный отладчик
  - Объекты протоколов
  - Трассировочные объекты
  - Скрытые средства отображения информации
  - Сохранение данных об ошибках для последующих запусков
- Воспроизводимые случаи
  - Тесты
  - Зависимость от данных
  - Отделение симптомов от главной причины
  - Сбор наблюдений
  - Статистика/ Метрика
- Заключение
- Задача
Глава 7. Инструменты наладки и как их использовать
- Тестовая и наладочная среда
- Набор тестов
- Тестовый инвентарь
- Набор прошлых ошибок
- Протоколирование
- Трассировка
- Наладочные технологии среднего уровня
- Средства определения утечки памяти
- Перекрестные ссылки и традиционные инструменты
- Отладчик
- Принцип неопределенности Гейзенберга
- Встроенные средства диагностики
- Недостатки оператора assert
- Работа с пользователями
- Отслеживание ошибки
- Анализ охвата кода
- Компиляторы
  - Использование предупреждений высшего уровня
  - Проверка всех сообщений
  - Просмотр сгенерированного кода
  - Особенности языка
- Заключение
- Задача
Глава 8. Процесс наладки
- Определение проблемы
  - Ошибка ли это?
  - Почему это ошибка?
  - Что должна делать программа?
  - Что программа делает в действительности?
- Сбор информации
  - Описание проблемы пользователем
  - Файлы протокола
  - Личные наблюдения
  - Симптомы
  - Тесты, которые не выполняются
  - Похожие проблемы
  - Недавние изменения
  - Информация об окружении при выполнении
- Сформулируйте гипотезу
- Проверьте гипотезу
- Сбой на Web-сервере
- Повторяйте, пока не создадите доказанную гипотезу
- Предложите решение
- Проверьте решение
- Повторяйте, пока решение не будет доказано
- Регрессивное тестирование
- Заключение
- Задача
Глава 9. Методики наладки
- Интрузивная и неинтрузивная наладка
- Кратковременные и долговременные методы наладки
- Компромиссы рабочей среды
  - Методы
  - Задействование реальных пользователей
  - Записывайте наблюдения
  - Документируйте код и процесс
  - Сходство с другим кодом и проблемами
  - Упростите воспроизводимость
  - Сведите проблему к ее простейшим элементам
  - Удаление кода
  - Редукционизм
  - Использование отладчика
  - Внезапные озарения
  - Разделяй и властвуй
  - Внесение ошибок
  - Проверка компилятором
  - Холистический подход
  - Используйте другой компилятор в другой операционной системе
  - Изменяйте по одной переменной за раз
  - Нумерология и граничные условия
  - Проверьте последние изменения
  - Вычистите "мертвый код" в системе
  - Сомнительные допущения
  - Посмотрите на непроверенный код
  - Инварианты
  - Использование памяти
  - Мьютекс
  - Визуализируйте работу системы
  - Сравните код с системой, о которой известно, что она работает
  - Поймите алгоритмы
  - Проверьте связь
  - Файлы ядра
  - Добавьте трассировку
  - Проверка зависимости данных
  - Способность к воспроизведению (действия по записи)
  - Зеркала рабочей системы
- Заключение
- Задача
Глава 10. Наладка приложений различных типов
- Маломасштабные самостоятельные приложения
  - Будьте пользователем системы
  - Создавайте копию окружения
  - Берегитесь дьявольских DLL
  - Ошибки ввода и вывода
- Самостоятельные приложения среднего размера
- Приложения архитектуры клиент/сервер среднего размера
  - Создайте копию базы данных для тестирования
  - Сохраняйте данные об использовании, чтобы можно было видеть, какие свойства используются наиболее часто
- Крупномасштабные приложения
  - Встройте черный ход для тестирования
  - Следите за изменением внешней информации
- Системы реального времени
  - Будьте осторожны при добавлении команд наладки
  - Следите за конфликтами между программным или аппаратным обеспечением
  - Проблемы синхронизации
- Встроенная система
  - Проблемы имитаторов
  - Запрет прерываний
  - Ошибки протокола
  - Сторожевые таймеры
  - Наладка встроенных систем
- Распределенные системы
  - Ошибки промежуточного программного обеспечения
  - Детерминистические ошибки
  - Ошибки связи
  - Ошибки безопасности
  - Хранилища информации
  - Анализ протоколов postmortem
- Имитированные системы
  - Инкапсулируйте аппаратный интерфейс
  - Инкапсулируйте имитированные вызовы для обеспечения возврата ошибок
  - Сузьте проблему до ее простейшей формы в реальной системе и эмуляторе
- Заключение
- Задача
Глава 11. Постналадка
- Делал ли я такую же ошибку где-то еще?
- Что скрывается за этой ошибкой?
- Как я могу предотвратить эту ошибку?
  - Поймите причину
  - Сохраняйте тесты для будущих версий
  - Используйте ошибки при будущем планировании
- Как я могу сделать этот тип ошибок более легким для обнаружения
  - Создание инструментов
  - Документируйте ошибку
    - Проводите обновление существующей документации
    - Документирование того, почему ошибка произошла
    - Документирование того, как ошибка была обнаружена
  - Оставляйте наладочные вспомогательные средства
- Становлюсь ли я лучше?
  - Метрика ошибок
  - Слежение за ошибками
  - Что делать с этими данными?
- Заключение
- Задача
Глава 12. Предналадка
- Что такое предналадка?
  - Предналадочный настрой
    - Будьте параноиком
    - Не имейте самомнения
- Общие методы
  - Люди в предналадке
    - Нанимайте правильных людей
    - Поддерживайте непрерывность
    - Набирайте резерв
    - Нанимайте правильных людей для среды
    - Изменяйте правила игры или меняйте игроков
    - Эволюция, а не революция
  - Причинный анализ дефектов
    - Систематические ошибки
    - Идентификация систематических ошибок
    - Персональный причинный анализ дефектов
  - Обнаружение дефектов
    - Инспектирование
    - Как не проводят инспектирование
    - Как проводить инспектирование
    - Что нужно инспектировать?
    - Методы инспектирования
    - Альтернативы формальной инспекции
    - Инспектирование своей собственной работы
    - Гомогенное и гетерогенное сдвоенное инспектирование
    - Взаимоотношения производитель-потребитель
    - Опасность инспектирования
  - Повторное использование
    - Сопротивление повторному использованию
    - Повторное использование без модификаций
    - Повторно используемые компоненты
    - Повторное использование на ранних стадиях процесса разработки программного обеспечения
    - Цена повторного использования
    - Разработка компонентов с возможностью повторного использования
    - Делайте компоненты с возможностью повторного использования простыми
    - Поощряйте повторное использование
    - Опасности повторного использования
  - Уменьшайте сложность и управляйте ею
    - Имейте технологический процесс
    - Не усложняйте проблему
    - Делите информацию на порции правильно
    - Скажите "нет" расползанию функциональности
    - Не размахивайте руками
  - Документация в реальном мире
    - Отдельные роли дизайнеров и программистов
    - Создавайте обзоры
    - Используйте изображения
    - Стиль документации "Часто задаваемые вопросы"
    - История проекта
    - Самодокументирующийся код
    - Тестовые программы
  - Встроенная инфраструктурная поддержка
    - Снимки
    - Трассировка файлов протокола
    - Имейте среду для воспроизведения ошибок
- Предналадка требований
  - Поймите проблему
    - Задействуйте архитекторов и дизайнеров на ранних стадиях анализа требований
    - Итеративные методологии
    - Создание прототипа
    - Альтернативы в требованиях
  - Создание правильных требований
    - Стандартные советы
    - Привлекайте персонал тестирования
    - Одновременно работайте над планом тестирования
- Предналадка в планировании
  - Различные альтернативы дизайна содержат разные типы ошибок
    - Опасность при сортировке
    - Опасность обработки
    - Опасность рекурсии
    - Опасность объектно-ориентированного дизайна
  - Разработка интерфейсов
    - Разработка модулей
    - Ограничивайте гибкость
    - Минимизируйте двусмысленность интерфейса
  - Разработка самодокументирующегося кода
- Предналадка в реализации
  - Понимайте инструменты
    - Понимайте язык и стоящие за ним принципы
    - Шефство
  - Оборонительное программирование
    - Вред операторов assert
    - Комбинация явной проверки ошибок с трассировочным протоколом
    - Дайте компилятору помочь во всем, в чем он может помочь
  - Альтернативы реализации
    - Избегайте малоизвестных свойств языка
    - Проблемы с указателями
  - Тестируйте на ходу
    - Тестирование на ходу сверху вниз и снизу вверх
    - Не игнорируйте ошибки
- Заключение
- Задача
Глава 13. Тестирование
- Тестирование элементов
  - Что тестируется?
  - Почему важно тестирование элементов?
  - Как это можно применять при наладке?
  - Каковы важные моменты при тестировании элементов?
- Проверочное тестирование
- Тестирование при оценке качества
  - Тестирование, обслуживаемость и сложность
- Методы тестирования
  - Тестирование путей
  - Тестирование транзакций
  - Проверка входных данных
  - Тестирование алгоритма
  - Таблицы решений
  - Анализ конечных автоматов
  - Тестирование интеграции
  - Тестирование сверху-вниз и снизу-вверх
  - Тестирование конфигурации
  - Тестирование восстановления после аварии или сбоя питания
  - Тестирование безопасности
  - Тестирование сторонних средств
  - Тестирование многопользовательских систем
  - Тестирование под нагрузкой и тестирование производительности
  - Измерения и статистика
- Заключение
- Задача
Глава 14. Обслуживание
- Что такое обслуживание программного обеспечения?
  - Меры по обслуживанию
    - Шаг 1: Запрос
    - Шаг 2: Осмысление
    - Шаг 3: Изменение
    - Шаг 4: Проверка
  - Проблемы обслуживания
  - Деградация программы из-за мер по обслуживанию
- Создание обслуживаемой программной системы
  - Создание понятной программы
    - Стратегия понимания программы
    - Документация против кода
    - Поиск по исходному коду
    - Трудности понимания (уроки объектно-ориентированных конструкций)
    - Характеристики понятной программы
  - Планирование для обслуживаемости
    - Характеристики дизайна, облегчающего обслуживание
    - Разрабатывайте основу, а не решение
    - Обслуживаемость и технологический процесс
  - Предоставляйте среду для регрессивного тестирования
  - Создайте среду для обслуживания
- Обслуживание существующей программы
  - Изменение существующих программных систем
    - Пытайтесь понять систему
    - Оставляйте только действительные изменения
    - Документируйте изменения
  - Обход существующих ошибок требований и планирования
  - Тщательно проводите регрессивное тестирование
  - Следите за изменениями
- Когда работа завершается?
- Заключение
- Задача
Глава 15. Наладка, как профессия
- Обучение наладчика
  - Работа в группе обслуживания и улучшений
  - Хороший способ изучить код
- Где могут использоваться профессиональные наладчики?
  - В период планирования
  - В период формулировки требований
  - В период инспектирования кода
  - В период смены проекта
  - Общий обзор стадий проекта
- Характерные черты хорошего профессионального наладчика
  - Такт
  - Терпение
  - Детективные навыки
  - Способность справиться со стрессом
  - Инженерная/научная методология
  - Низкое самолюбие
  - Настойчивость
- День из жизни
- Заключение
- Задача
Приложение A. Решения задач
- Глава 1
- Глава 2
- Глава 3
- Глава 4
- Глава 5
- Глава 6
- Глава 7
- Глава 8
- Глава 9
- Глава 10
- Глава 11
- Глава 12
- Глава 13
- Глава 14
- Глава 15
Приложение Б. Дополнительная литература
- Инциденты, связанные с ошибками
- Дизайн
- Программирование
- Инспектирование
- Обслуживание
- Методологии
- Инженерия требований
- Повторное использование
- Программная инженерия
- Тестирование
- Технологический процесс
Предметный указатель