Trong thế giới lập trình, việc gặp phải lỗi là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, các lập trình viên có thể xem lỗi phần mềm không chỉ là trở ngại mà còn là cơ hội để các bạn trở thành lập trình viên giỏi hơn. Để giúp bạn trở thành một ‘siêu anh hùng’ debug, bài blog này sẽ đi sâu vào các kỹ thuật debug cơ bản và giới thiệu những công cụ hữu ích mà bạn có thể sử dụng.
Phần 1: Debug – Chiến trường của lập trình viên
Debug là quá trình tìm kiếm, xác định và sửa lỗi trong mã nguồn. Mục tiêu cuối cùng của debug không chỉ là khắc phục lỗi, mà còn đảm bảo mã nguồn chạy đúng như mong đợi.
Phần 2: Kỹ thuật Debug
- Thử và sai: Phương pháp này nghe có vẻ đơn giản, nhưng lại hiệu quả trong nhiều trường hợp. Ví dụ, nếu bạn nhận thấy chương trình của mình bị lỗi ở đoạn mã xử lý dữ liệu đầu vào, bạn có thể thử với các loại dữ liệu khác nhau để xem cái nào dẫn đến lỗi.
- Sử dụng Log: Log giúp bạn ghi lại hoạt động của chương trình. Bằng việc đọc log, bạn có thể xác định được điểm bắt đầu của lỗi. Ví dụ, nếu ứng dụng web của bạn không thể kết nối được với cơ sở dữ liệu, bạn có thể xem log để biết lỗi xuất phát từ đâu.
- Phân tách và conquering: Phân chia mã nguồn thành các phần nhỏ hơn để xác định vùng mà lỗi có thể xuất hiện. Ví dụ, nếu bạn đang xử lý một ứng dụng web lớn và gặp phải lỗi, bạn có thể xem xét từng module, từng hàm để xác định nguyên nhân.
- Pair Programming: Cùng một đồng nghiệp xem xét và sửa mã nguồn. Thông qua việc cùng nhau thảo luận, các lập trình viên có thể nhận ra những lỗi mà họ không thể nhận ra khi làm việc một mình.
Phần 3: Các Công cụ Debug
- Debugger: Debugger như GDB cho C/C++, JDB cho Java, PDB cho Python, giúp lập trình viên theo dõi chi tiết quá trình thực hiện của chương trình.
Giải thích thêm:
Bằng cách sử dụng GDB, bạn có thể dừng chương trình tại một điểm nhất định, xem giá trị của các biến và thậm chí thay đổi chúng.
JDB (Java Debugger) là một công cụ debug dòng lệnh được cung cấp bởi JDK (Java Development Kit). Nó cho phép lập trình viên kiểm soát việc thực thi mã nguồn, như dừng chương trình tại một điểm nhất định, bước qua từng dòng mã, xem và thay đổi giá trị của biến.
Dưới đây là một số bước cơ bản để sử dụng JDB:
- Biên dịch mã nguồn với tùy chọn debug. Khi biên dịch mã nguồn Java với javac, bạn cần sử dụng tùy chọn -g để bao gồm thông tin debug. Ví dụ: javac -g Main.java.
- Khởi động JDB. Sử dụng lệnh jdb kèm theo tên class chính của ứng dụng để khởi động JDB. Ví dụ: jdb Main.
- Đặt breakpoint. Sử dụng lệnh stop in hoặc stop at để đặt breakpoint tại một phương thức hoặc dòng mã cụ thể. Ví dụ: stop in Main.main hoặc stop at Main:10.
- Kiểm soát việc thực thi mã nguồn. Sử dụng các lệnh của JDB để tương tác với chương trình. Ví dụ:
- run: chạy chương trình từ đầu.
- cont: tiếp tục chạy chương trình cho đến khi gặp breakpoint tiếp theo hoặc kết thúc chương trình.
- next: chạy dòng mã tiếp theo.
- step: bước vào trong hàm hoặc phương thức đang được gọi.
- print: in ra giá trị của biến.
- quit: dừng debug và thoát chương trình.
PDB (Python Debugger) là một công cụ debug được xây dựng sẵn trong Python. Nó giúp lập trình viên theo dõi từng bước thực thi của mã nguồn, hiển thị giá trị của biến, kiểm tra stack call và tìm ra nguyên nhân gây ra lỗi trong mã nguồn.
Cách sử dụng PDB cơ bản như sau:
- Thêm dòng mã import pdb; pdb.set_trace() vào vị trí mà bạn muốn dừng chương trình. Khi chương trình chạy tới dòng này, nó sẽ tự dừng và mở ra một phiên debug.
- Sử dụng các lệnh của PDB để tương tác với mã nguồn. Ví dụ:
- n (next): chạy dòng mã tiếp theo.
- c (continue): tiếp tục chạy chương trình cho đến khi gặp dấu debug tiếp theo hoặc kết thúc chương trình.
- s (step): bước vào trong hàm hoặc phương thức đang được gọi.
- p (print): in ra giá trị của biến. Ví dụ: p variable_name.
- q (quit): dừng debug và thoát chương trình.
- Tiếp tục thực hiện và theo dõi mã nguồn. Bạn có thể tiếp tục thêm các dấu debug vào các vị trí khác trong mã nguồn để hiểu rõ hơn về cách chương trình hoạt động.
PDB là một công cụ hữu ích để debug Python. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm là việc tương tác với mã nguồn chủ yếu thông qua dòng lệnh, nên có thể khá khó khăn cho những người mới sử dụng. Trong trường hợp đó, bạn có thể xem xét sử dụng các công cụ debug tích hợp trong các IDE, như PyCharm hay Visual Studio Code, cho trải nghiệm dễ dàng hơn.
2. IDEs: Các môi trường phát triển tích hợp như Eclipse, Visual Studio, IntelliJ IDEA đều cung cấp các công cụ debug mạnh mẽ.
Giải thích thêm:
- Eclipse: Eclipse là một IDE phổ biến cho phát triển Java (cũng hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác). Công cụ debug của Eclipse bao gồm các tính năng như đặt breakpoint, bước qua từng dòng mã, xem và thay đổi giá trị của biến, và quản lý exception.
Để debug trong Eclipse, bạn chỉ cần click chuột phải vào dự án hoặc class, sau đó chọn Debug. Để đặt breakpoint, bạn chỉ cần nhấp đúp vào lề bên trái của dòng mã. Khi bạn chạy chương trình trong chế độ debug, chương trình sẽ dừng lại tại các breakpoint và bạn có thể kiểm soát việc thực thi mã nguồn từ đó. - Visual Studio: Visual Studio là IDE từ Microsoft, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau bao gồm C++, C#, và Visual Basic. Công cụ debug của Visual Studio bao gồm các tính năng như đặt breakpoint, bước qua từng dòng mã, xem và thay đổi giá trị của biến, và xử lý exception.
Để debug trong Visual Studio, bạn có thể nhấn F5 hoặc chọn Debug từ menu, sau đó chọn Start Debugging. Để đặt breakpoint, bạn chỉ cần nhấp vào lề bên trái của dòng mã. Khi chạy chương trình trong chế độ debug, chương trình sẽ dừng lại tại các breakpoint và bạn có thể kiểm soát việc thực thi mã nguồn từ đó. - IntelliJ IDEA: IntelliJ IDEA là IDE từ JetBrains, rất phổ biến trong cộng đồng lập trình Java. Công cụ debug của IntelliJ IDEA bao gồm các tính năng như đặt breakpoint, bước qua từng dòng mã, xem và thay đổi giá trị của biến, và xử lý exception.
Để debug trong IntelliJ IDEA, bạn chỉ cần click chuột phải vào class chính, sau đó chọn Debug. Để đặt breakpoint, bạn chỉ cần nhấp vào lề bên trái của dòng mã. Khi bạn chạy chương trình trong chế độ debug, chương trình sẽ dừng lại tại các breakpoint và bạn có thể kiểm soát việc thực thi mã nguồn từ đó.
Nhìn chung, công cụ debug của các IDE này đều rất mạnh mẽ và dễ sử dụng, giúp lập trình viên nắm bắt việc thực thi mã nguồn một cách rõ ràng và hiệu quả.
3. Linter: Công cụ kiểm tra cú pháp tự động. ESLint cho JavaScript, Flake8 cho Python giúp bạn phát hiện những lỗi cú pháp ngay lập tức.
Giải thích thêm:
- ESLint: ESLint là một công cụ phân tích mã nguồn tĩnh phổ biến cho JavaScript. Nó kiểm tra mã nguồn JavaScript và phát hiện các vấn đề về cú pháp, lỗi chương trình, và vi phạm các quy tắc về cách viết mã (coding style).
ESLint có khả năng cấu hình linh hoạt, cho phép bạn định nghĩa các quy tắc riêng cho dự án của mình. Bạn có thể sử dụng ESLint trực tiếp từ dòng lệnh hoặc tích hợp nó vào IDE hoặc trình soạn thảo mã nguồn như Visual Studio Code hoặc Atom.
Khi bạn viết mã nguồn JavaScript, ESLint sẽ tự động kiểm tra mã và thông báo cho bạn về các lỗi cú pháp, lỗi chương trình hoặc vi phạm quy tắc về cách viết mã mà bạn đã định nghĩa. - Flake8: Flake8 là một công cụ kiểm tra mã nguồn cho Python, giúp phát hiện các lỗi cú pháp, lỗi chương trình, và vi phạm PEP 8 – quy ước về cách viết mã Python.
Flake8 là một bộ công cụ kết hợp các công cụ kiểm tra mã nguồn khác như PyFlakes, pycodestyle và McCabe script. PyFlakes kiểm tra các lỗi cú pháp và lỗi chương trình, pycodestyle kiểm tra vi phạm PEP 8, và McCabe script kiểm tra độ phức tạp của mã nguồn.
Khi bạn viết mã nguồn Python, Flake8 có thể tự động kiểm tra mã và thông báo cho bạn về các lỗi cú pháp, lỗi chương trình hoặc vi phạm quy ước về cách viết mã.
Cả ESLint và Flake8 đều là công cụ quan trọng giúp lập trình viên viết mã chất lượng cao hơn và tránh được nhiều lỗi tiềm ẩn.
4. Unit Testing: Kiểm tra các đơn vị code nhỏ để đảm bảo chúng hoạt động đúng như mong đợi. Junit cho Java, pytest cho Python, Mocha cho JavaScript giúp bạn tự động kiểm tra mã nguồn của mình.
Giải thích thêm:
- JUnit: JUnit là một framework thử nghiệm đơn vị (unit testing) phổ biến nhất cho ngôn ngữ lập trình Java. JUnit giúp lập trình viên định nghĩa các thử nghiệm đơn vị, tổ chức chúng trong các suite thử nghiệm, và tự động kiểm tra các hàm và phương thức trong mã nguồn.
Khi sử dụng JUnit, bạn viết các hàm thử nghiệm, mỗi hàm kiểm tra một chức năng cụ thể của mã nguồn. JUnit sau đó tự động chạy các hàm thử nghiệm này và thông báo cho bạn về kết quả: các thử nghiệm nào thành công, thử nghiệm nào thất bại, và lý do nếu có. - pytest: pytest là một framework thử nghiệm cho Python. Nó giúp bạn viết thử nghiệm đơn vị và thử nghiệm hệ thống (system testing) cho mã nguồn Python của bạn.
Với pytest, bạn cũng viết các hàm thử nghiệm, mỗi hàm kiểm tra một chức năng cụ thể của mã nguồn. pytest sau đó tự động chạy các hàm thử nghiệm này và báo cáo kết quả. pytest cũng hỗ trợ tính năng fixture giúp bạn thiết lập và dọn dẹp trạng thái thử nghiệm, tạo các thử nghiệm tham số hóa, và nhiều tính năng tiên tiến khác. - Mocha: Mocha là một framework thử nghiệm cho JavaScript, chạy trên Node.js và trình duyệt web. Mocha giúp bạn viết và tổ chức thử nghiệm, kiểm tra đồng bộ và không đồng bộ, và báo cáo kết quả.
Khi sử dụng Mocha, bạn viết các hàm thử nghiệm, mỗi hàm kiểm tra một chức năng cụ thể của mã nguồn. Mocha sau đó tự động chạy các hàm thử nghiệm này và báo cáo kết quả.
Cả JUnit, pytest, và Mocha đều là những công cụ quan trọng giúp đảm bảo chất lượng mã nguồn. Thông qua việc viết và chạy thử nghiệm tự động, lập trình viên có thể phát hiện và sửa lỗi sớm, tránh được các lỗi tiềm ẩn, và cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Kết luận
Việc trở thành một ‘siêu anh hùng’ debug đòi hỏi nhiều thực hành và kiên nhẫn. Qua việc debug, bạn không chỉ học cách giải quyết lỗi mà còn hiểu rõ hơn về mã nguồn và cách hoạt động của nó.
Hãy nhớ rằng, bạn càng làm nhiều debug thì bạn càng trở nên giỏi hơn trong việc lập trình. Hãy tiếp tục cố gắng và không bao giờ từ bỏ!
Nếu bạn muốn trau dồi kỹ năng debug của mình trong một môi trường thực tế, ITBee Solutions rất hoan nghênh bạn tham gia vào các dự án của công ty. Tại đây, bạn sẽ có cơ hội học hỏi từ những chuyên gia có kinh nghiệm, đối mặt và vượt qua những thách thức thực tế trong quá trình debug.
ĐỂ BIẾT THÊM THÔNG TIN CHI TIẾT, VUI LÒNG LIÊN HỆ:
Hotline: (+84) 948 810 812
Email: info@itbeesolutions.com
Website: https://itbeesolutions.vn/
Địa chỉ: 21 Lê Trung Nghĩa, Phường 12, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh
