Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 5: Defensive programming

Defensive Programming

Khai niem : DEFENSIVE PROGRAMMING

• Xuất phát từ khái niệm defensive driving.

• Khi lái xe bạn luôn phải tâm niệm rằng bạn không bao

giờ biết chắc được người lái xe khác sẽ làm gì. Bằng

cách đó, bạn có thể chắc chắn rằng khi họ làm điều gì

nguy hiểm, thì bạn sẽ không bị ảnh hưởng ( tai nạn).

• Bạn có trách nhiệm bảo vệ bản thân, ngay cả khi người

khác có lỗi

• Trong defensive programming, ý tưởng chính là nếu

chương trình ( con) được truyền dữ liệu tồi, nó cũng

không sao, kể cả khi với CT khác thì sẽ bị fault.

• Một cách tổng quát, lập trình phòng thủ nghĩa là : làm

thế nào để tự bảo vệ mình khỏi thế giới lạnh lùng,tàn

nhẫn của dữ liệu không hợp lệ, các sự kiện mà có thể

"không bao giờ" xảy ra, và các lập trình viên khác ‘sai

lầm’

1. Bảo vệ CT khỏi các Invalid Inputs

• Trong thực tiễn :“Garbage in, garbage out.”

• Trong lập trình “rác rưởi vào – rác rưởi ra” là

điều không chấp nhận

• Một CT tốt không bao giờ sãn xuất ra rác rưởi,

bất kể đầu vaò là gì !

• Với 1 CT tốt thì :”rác rưởi vào, không có gì ra”,

“rác rưởi vào, có thông báo lỗi” hoặc “không cho

phép rác rưởi vào”.

• Theo tiêu chuẩn ngày nay, “garbage in, garbage

out” là dấu hiệu của những CT tồi, không an

toàn

3 cách để xử lý rác vào.

• Kiểm tra giá trị của mọi dữ liệu từ nguồn bên ngoài

– Khi nhận dữ liệu từ file, bàn phím, mạng, hoặc từ các nguồn

ngoài khác, hãy kiểm tra đê đảm bảo rằng dữ liệu nằm trong giới

hạn cho phép.

– Hãy đảm bảo rằng giá trị số nằm trong dung sai và xâu phải đủ

ngẵn để xử lý , Nếu một chuỗi được dự định để đại diện cho một

phạm vi giới hạn của các giá trị (như một ID giao dịch tài chính

hoặc một cái gì đó tương tự), hãy chắc chắn rằng các chuỗi là

hợp lệ cho mục đích của nó; nếu không từ chối .

– Nếu bạn làm việc trên 1 ứng dụng bảo mật, hãy đực biệt lưu ý

đến những dữ liệu có thể tấn công hệ thống : Cố làm tràn bộ

nhớ , injected SQL commands, injected html hay XML code, tràn

số …

3 cách để xử lý rác vào

• Check the values of all routine input

parameters

– Kiểm tra giá trị của tất cả các tham số truyền

vào các hàm cũng cần như kiểm tra dữ liệu

nhập từ nguồn ngoài khác

• Decide how to handle bad inputs

– Khi phát hiện 1 tham số hay 1 dữ liệu không

hợp lệ, bạn cần làm gì với nó? Tùy thuộc tình

huống, bạn có thể chọn 1 trong các phương

án được mô tả chi tiết ở các phần sau .

2 Assertions

• 1 macro hay 1 CT con dùng trong quá trì nh phá t

triển ứng dụng , cho phép CT tự kiểm tra khi

chạy.

• Return true >> OK, false >> có 1 lỗi gì đó trong

CT.

• VD : Nếu hệ thống cho rằng file dữ liệu về khách

hàng không bao giờ vượt quá 50 000 bản ghi,

CT có thể chứa 1 assertion rằng số bản ghi là

<= 50 000. Khi mà số bản ghi <= 50,000,

assertion sẽ không có phản ứng gì. Nếu đếm đc

hơn 50 000 bản ghi, nó sẽ lớn tiếng “khẳng

định” rằng có 1 lỗi trong CT

• Sử dụng assertions để ghi lại những giả thiết được đưa

ra trong code và để loại bỏ những điều kiện không mong

đợi. Assertions có thể đc dùng để kiểm tra các giả thiết

như :

– Các tham số đầu vào nằm trong phạm vi mong đợi (tương tự với

các tham số đầu ra)

– file hay stream đang được mở (hay đóng) khi 1 CTC bắt đầu

thực hiện (hay kết thúc)

– 1 file hay stream đang ở bản ghi đầu tiên (hay cuối cùng) khi 1

CTC bắt đầu ( hay kết thúc) thực hiện

– 1 file hay stream được mở để đọc, để ghi, hay cả đọc và ghi

– Giá trị của 1 tham số đầu vào là không thay đổi bởi 1 CTC

– 1 pointer là non-NULL

– 1 mảng đc truyền vào CTC có thể chứa ít nhất X phần tử

– 1 bảng đã đc khởi tạo để chứa các giá trị thực

– 1 danh sách là rỗng (hay đầy) lkhi 1 CTC bắt đầu (hay kết thúc)

thực hiện

• End users không cần thấy các thông báo

của assertion ;

• Assertions chủ yếu đc dùng trong quá

trình phát triển hay bảo dưỡng ứng dụng.

• Dịch thành code khi phát triển, loại bỏ khỏi

code trong sản phẩm >>performance

Rất nhiều NNLT hỗ trợ assertions : C++, Java và

Visual Basic.

Kể cả khi NNLT không hỗ trợ, thì cũng có thể dễ

ràng xd

VD:

#define ASSERT( condition, message ) {

if ( !(condition) ) {

fprintf( stderr, "Assertion %s failed: %s\n",

condition,message );

exit( EXIT_FAILURE );

}

Guidelines for Using Assertions

• Sử dụng code xử lý lỗi với những điều kiện

ta chờ đợi sẽ xảy ra; Dùng assertions cho

các ĐK không mong đợi ( không bao giờ xảy

ra)

– Error-handling : checks for bad input data

– Assertions : check for bugs in the code.

– Error handling hướng tới việc xử lý lỗi, còn assertion

thì hướng đến việc hiệu chỉnh chương trình , tạo ra

new version of software

• Tránh đưa code xử lý vào trong assertions

– Điều gì xảy ra khi ta turn off the assertions ?

Guidelines for Using Assertions(tt)

• Với các hệ thống lớn, assert, và sau đó xử lý

lỗi

– Với 1 nguyên nhân gây lỗi xác định, hoặc là dùng

assertion hoặc error-handling , nhưng không dùng cả

2. ?

– Với các HT lớn, nhiều người cùng Pt và kéo dài 5-10

năm, hoặc hơn nữa ?

– Cả assertions và error handling code có thể đc dùng

cho cùng 1 lỗi. Ví dụ trong source code cho Microsoft

Word, những điều kiện luôn trả về true thì đc dùng

assertion, nhưng đồng thời cũng đc xử lý.

– Với các hệ thống cực lớn, ( VD Word) , assertions là

rất có lợi vì nó giúp loại bỏ rất nhiều lỗi trong quá trình

PT HT

3. Kỹ thuật xử lý lỗi

Error Handling Techniques

• Error handling dùng để xử lý các lỗi mà ta

chờ đợi sẽ xảy ra

• Tùy theo tình huống cụ thể, ta có thể trả

về 1 giá trị trung lập, thay thế đoạn tiếp

theo của dữ liệu hợp lệ, trả về cùng giá trị

như lần trước, thay thế giá trị hợp lệ gần

nhất, Ghi vết 1 cảnh báo vào tệp, trả về 1

mã lỗi, gọi 1 thủ tục hay đối tượng xử lý,

hiện 1 tbaos hay tắt máy

Chắc chắn thay vì chính xác

• Giả sử một ứng dụng hiển thị thông tin đồ họa trên màn hình. Một

vài điểm ảnh ở góc tọa độ dưới bên phải hiển thị màu sai. Ngày tiếp

theo, màn hình sẽ làm mới, lỗi không còn.Phương pháp xử lý lỗi tốt

nhất là gì?

• Chính xác có nghĩa là không bao giờ trở gặp lại lỗi

• Chắc chắn có nghĩa là phần mềm luôn chạy thông, kể cả khi có lỗi

• Ưu tiên tính chắc chắn để có tính chính xác. Bất cứ kết quả nào đó

bao giờ cũng thường là tốt hơn so với Shutdown. Thỉnh thoảng

trong các trình xử lý văn hiển thị một phần của một dòng văn bản ở

phía dưới màn hình. Khi đó ta muốn tắt CT ? Chỉ cần nhấn trang lên

hoặc xuống trang, màn hình sẽ làm mới, và sẽ hiển thị sẽ trở lại

bình thường.

• Đôi khi, để loại bỏ 1 lỗi nhỏ, lại rất tốn kém. Nếu lỗi đó chắc chắn

không ảnh hưởng đến mục đích cơ bản của ứng dụng, không làm

CT bị die, hoặc làm sai lệch kết quả chính, người ta có thể bỏ qua,

mà không cố sửa để có thể gặp phải các nguy cơ khác.

• Hiện tại có 1 dạng phần mềm “ chịu lỗi “ tức là loại phần mềm sống

chung với lỗi, để đảm bảo tính liên tục, ổn định …

4. Xử lý ngoại lệ - Exceptions

• Exception : bắt các tình huống bất thường và phục hồi

chúng về trạng thái trước đó.

• Dùng Ngoại lệ để thông báo cho các bộ phận khác của

chương trình về lỗi không nên bỏ qua

– Lợi ích của ngoại lệ là khả năng báo hiệu điều kiện lỗi . Phương

pháp tiếp cận khác để xử lý các lỗi tạo ra khả năng mà một điều

kiện lỗi có thể truyền bá thông qua một cơ sở mã không bị phát

hiện. Ngoại lệ có thể loại trừ khả năng đó.

• Chỉ dùng ngoại lệ cho những điều kiện thực sự ngoại lệ

– Exceptions đc dùng trong những tình huống giống assertions—

cho các sự kiện không thường xuyên, nhưng có thể không bao

giờ xảy ra

– Exception có thể bị lạm dụng và phá vở các cấu trúc, điều này

dễ gây ra lỗi, vì làm sai lệch luồng điều khiển

• Ví dụ : trong các PM ứng dụng, khi xử lý dữ liệu … ( C#)

try

{

cmd.ExecuteNonQuery();

ErrorsManager.SetError(ErrorIDs.KhongCoLoi);

}

catch

{

ErrorsManager.SetError(ErrorIDs.SQLThatBai,

database.DbName,“ten_strore");

}

VB.NET

Try

Return CBO.FillCollection(CType(SqlHelper.ExecuteReader(ConStr,

"TimHDon", iSoHoaDon), IDataReader),GetType(ThanhToan.ChiTietHDInfo))

Catch ex As Exception

mesagebox.show(ex.message)

End Try

Dim tran As SqlTransaction

Try

conn.Open()

tran = conn.BeginTransaction()

SqlHelper.ExecuteNonQuery(tran, "ThemHDon",_

HDInfo.SoHoaDonTC, HDInfo.TenKhach, _

HDInfo.PhuongThucTT)

iMaHD = GetMaHoaDon_Integer(tran)

For Each objCT In arrDSCT

SqlHelper.ExecuteNonQuery(tran, "ThemChiTietHD",

objCT.ChiTiet, _

objCT.SoTienVND, iMaHDP)

Catch ex As Exception

tran.Rollback()

End Try

• Phục hồi tài nguyên khi xảy ra lỗi ?

– Thường thì không phục hồi tài nguyên

– Nhưng sẽ hữu ích khi thực hiện các công việc nhằm

đảm bảo cho thông tin ở trạng thái rõ ràng và vô hại

nhất có thể

– Nếu các biến vẫn còn đc truy xuất thì chúng nên đc

gán các giá trị hợp lý

– Trường hợp thực thi việc cập nhật dữ liệu, nhất là

trong 1 phiên – transaction – liên quan tới nhiều bảng

chính, phụ, thì việc khôi phục khi có ngoại lệ là vô

cùng cần thiết. ( rollback )

5.Gỡ rối - debbuging

• Các chương trình đã viết có thể đã có nhiều lỗi ? – tại sao phần

mềm lại phức tạp vây ?

• Sự phức tạp của Ct liên quan đến cách thức tương tác của các

thành phần của ct đó, mà 1 phần mềm lại bao gồm nhiều thành

phần và các tương tác giữa chúng

• Nhiều kỹ thuật làm giảm số lượng các thành phần tương tác :

– Che giấu thông tin

– Trừu tượng hóa …

• Có các kỹ thuật nhàm đảm bảo tính toàn vẹn thiết kế phần mềm

– Documentation

– Lập mô hình

– Phân tích các yêu cầu

– Kiểm tra hình thức

• Nhưng chưa có 1 kỹ thuật nào làm thay đổi cách thức xây dựng

phần mềm => luôn xuất hiện lỗi khi test, phai loại bỏ = gỡ rối !

• Ngay LTV chuyên nghiệp cũng tốn nhiều thời gian cho

gỡ rối !

• Luôn rút kinh nghiệm từ các lỗi trước đó

• Viết code và gây lỗi là điều bình thường – vấn đề là làm

sao để không lặp lại

• LTV giỏi là người giỏi gỡ rối

• Gỡ rối không đơn giản, tốn thời gian => cần tránh gây ra

lỗi. Các cách làm giảm thời gian gỡ rối là :

– Thiết kế tốt

– Phong cách LT tốt

– Kiểm tra các ĐK biên

– Kiểm tra các “khẳng định” – assertion và tính đúng đắn trong mã

nguô n

– Thiết kế giao tiếp tốt, giới hạn việc sử dụng dữ liệu toàn cục

– Dùng các công cụ kiểm tra

• Phòng bệnh hơn chữa bệnh !!

• Động lực chính cho việc cải tiến các ngôn ngữ LT là cố

gắng ngăn chặn các lỗi thông qua các đặc trưng ngôn

ngữ như :

– Kiểm tra các giới hạn biên của các chỉ số

– Hạn chế không dùng con trỏ, bộ dọn dẹp, các kiểu dữ liệu chuỗi

– Xác định kiểu nhập/xuất

– Kiểm tra dữ liệu chặt chẽ.

• Mỗi ngôn ngữ cũng có những đặc tính dễ gây lỗi : lệnh

goto, biến toàn cục, con trỏ trỏ tới vùng không xác định,

chuyển kiểu tự động…

• LTV cần biết trước những đặc thù để tránh các lỗi tiềm

ẩn, đồng thời cần kích hoạt mọi khả năng kiểm tra của

trình biên dịch và quan tâm đến các cảnh báo

• Ví dụ : so sánh C,Pascal, VB …

Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 5: Defensive programming - Vũ Đức Vượng