Debug là gì? Các phương pháp debug hiệu quả cho lập trình viên

Bug được ví như nỗi ám ảnh của các lập trình viên. Khi xuất hiện bug, người lập trình cần phải mất nhiều thời gian, công sức để tìm kiếm nguyên nhân gây ra bug và tiến hành debug. Trong bài viết dưới đây Vietnix sẽ giới thiệu đến bạn debug là gì và những phương pháp debug hiệu quả dành cho lập trình viên.

Khái niệm Bug là gì?

Bug là những lỗi trong logic, hoặc bug cũng có thể là bất cứ vấn đề phát sinh nào khiến cho ứng dụng không thể thực thi hoặc thực thi sai. Như vậy, có thể hiểu bug là lỗi phần mềm hay lỗi trong hệ thống chương trình máy tính. 

Bug có thể tồn tại ở mọi nơi và các lập trình viên không thể loại trừ tất cả những vấn đề có thể xảy ra khi chạy chương trình, mà họ chỉ có thể nỗ lực để giảm thiểu tối đa lỗi phát sinh và đảm bảo ứng dụng được hoạt động một cách ổn định nhất.

Ví dụ:

def chia_hai_so(a, b):
    if b == 0:
       return "Không thể chia cho 0"
    ket_qua = a / b
    in ket_qua # Lỗi ở đây

Output:

Giải thích lỗi:

• Lỗi chính: Dòng in ket_qua sử dụng sai cú pháp. Trong Python 3.x, hàm print() được dùng để hiển thị kết quả ra màn hình, không phải in.
• Lỗi tiềm ẩn: Đoạn code hiện tại không xử lý trường hợp người dùng nhập giá trị b không phải là số. Nếu người dùng nhập chữ cái hoặc ký tự đặc biệt, đoạn code sẽ gây ra lỗi TypeError.

Debug là gì?

Debug là thuật ngữ chỉ quá trình tìm lỗi, chẩn đoán nguyên nhân gây ra lỗi, từ đó khắc phục các sai sót (bug) trong mã nguồn chương trình. Đối với các coder (lập trình viên), phải tìm kiếm và xử lý lỗi trong hàng ngàn dòng code thực sự là thách thức không hề nhỏ, đặc biệt là những bạn chưa có kinh nghiệm.

Trong quá trình phát triển phần mềm, việc phát sinh các bug là điều rất bình thường đối với coder. Ngoài ra, khi chạy chương trình có thể không như mong đợi hoặc chạy sai chức năng, hay thậm chí xảy ra sự cố nghiêm trọng gây ảnh hưởng đến chất lượng và độ uy tín của sản phẩm thì việc tìm ra bug và debug là vô cùng cấp bách.

Debug quan trọng như thế nào?

Trong ngành công nghệ thông tin ngày càng phức tạp việc xây dựng và vận hành các ứng dụng phần mềm đòi hỏi sự chính xác và ổn định tuyệt đối. Debug (gỡ lỗi), quá trình tìm kiếm và sửa chữa các lỗi trong mã nguồn, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm.

Mục đích chính của debug ngược là tạo nên quy trình tìm lỗi tự động hóa, giúp các lập trình viên tiết kiệm tối đa thời gian để tìm lỗi và khắc phục lỗi. Cụ thể, debug ngược sẽ theo dõi chương trình thực thi, từ đó cung cấp thông tin hợp lý để quá trình debug được diễn ra một cách tự động.

Mục đích của việc debug

Mục đích của việc debug (gỡ lỗi) không chỉ đơn thuần là loại bỏ lỗi (bug), mà các coder cần phải loại bỏ được nguyên nhân gốc rễ của bug. Quá trình sửa chữa lỗi (debugging) cũng là một loại công cụ mạnh mẽ giúp các nhà lập trình viên hiểu rõ hơn về chương trình mà họ thực thi hay cách chương trình hoạt động trong thực tế.

Nếu một lập trình viên không thành thạo kỹ năng debug, người đó sẽ gặp khó khăn trong quá trình tạo ra các phần mềm chất lượng cao và hoạt động ổn định.

Quá trình debug diễn ra như thế nào?

Dưới đây là chi tiết các bước thực hiện quá trình debug:

1. Chạy chương trình và tìm ra lỗi: Bước đầu tiên trong quá trình debug đó chính là cho chạy chương trình và quan sát tìm ra các lỗi (bug). Lỗi phần mềm có thể biểu hiện dưới nhiều dạng khác nhau, như một thông báo lỗi hoặc một kết quả sai lệch. 
2. Xác định nguyên nhân gây ra lỗi: Khi đã tìm ra bug, bước tiếp theo là cần xác định rõ ràng căn nguyên của loại lỗi đang gặp phải. Nguyên nhân có thể liên quan đến lỗi cú pháp, lỗi logic hoặc lỗi runtime.
3. Lưu lại trạng thái của chương trình: Để phân tích lỗi chi tiết hơn, bạn cần ghi nhận lại trạng thái của chương trình khi xảy ra lỗi, bao gồm tất cả các giá trị biến, trạng thái các đối tượng và một số thông tin liên quan khác. 
4. Phân tích tìm ra nguyên nhân: Dựa trên dữ liệu về trạng thái chương trình đã được ghi nhận, phân tích mã nguồn để tìm ra vị trí và nguyên nhân chính xác gây ra lỗi đó.
5. Sửa lỗi và kiểm tra: Sau khi xác định được lỗi và nguyên nhân gây ra lỗi, tiến hành sữa chữa và kiểm tra lại chương trình một lần nữa để đảm bảo lỗi đã được khắc phục hoàn toàn.

Các phương pháp debug hiệu quả

Có nhiều phương pháp để lập trình viên có thể debug, cụ thể là:

Debugging Tool

Sử dụng Debugging Tool là phương pháp debug đi sâu vào mã nguồn nhất mà các coder có thể áp dụng. Để debug phần mềm thông tin ứng dụng, bạn cần sử dụng các công cụ phổ biến như GNU Debugger, Microsoft Visual Studio Debugger,… Hoặc bạn cũng có thể tham khảo các phần cứng trình gỡ lỗi có đi kèm với các Embedded System (hệ thống nhúng).

Chúng thường được thiết kế trên các nền tảng riêng biệt với mục đích phục vụ cho các ứng dụng riêng biệt, và để sử dụng chúng cũng cần đi kèm với các Debugger chuyên biệt. 

Printlining 

Printlining được hiểu là cách thêm vào mã nguồn các dòng lệnh để hiển thị các thông tin cần thiết trong quá trình thực thi chương trình. Từ đó, các lập trình viên có thể dễ dàng theo dõi và kiểm soát quá trình này. Hiện nay, bạn có thể sử dụng Arduino IDE hoặc Serial.print() để debug với phương pháp Printlining.

Logging

Với phương pháp debug này, các lập trình viên sẽ tạo một biểu mẫu để log (ghi) lại các thông tin sau khi quá trình thực thi hoàn tất, từ đó phân tích nguyên nhân và debug một cách nhanh chóng, dễ dàng.

Nhờ sự hỗ trợ từ người có kinh nghiệm

Bạn cũng có thể nhờ những người đã có kinh nghiệm debug hộ để nhanh chóng phát hiện và khắc phục lỗi đang tồn tại. Đồng thời, đây cũng là cách giúp bạn học hỏi thêm nhiều kiến thức và tích lũy các kinh nghiệm bổ ích trong quá trình làm việc.

Làm cách nào để lập trình viên có thể debug nhanh?

Quá trình debug đòi hỏi các lập trình viên phải đầu tư nhiều công sức và thời gian. Để tối ưu quá trình này, coder có thể tham khảo các cách sau: 

• Mỗi khi hoàn thành 1 đoạn code, bạn nên ghi lại chú thích để thuận tiện cho quá trình tìm kiếm lỗi và loại bỏ lỗi khi thực thi chương trình thất bại.
• Đặt tên cho các biến và hàm có ý nghĩa để dễ dàng debug. 
• Sử dụng tính năng Error Message để nhanh chóng tìm ra dòng code bị lỗi và khắc phục kịp thời.
• Sử dụng Breakpoint để kiểm soát các giá trị biến và xem chương trình đang chạy đến vị trí nào, từ đó tìm ra nguồn lỗi dễ dàng hơn.

Các lập trình viên nên tránh những thói quen nào để hạn chế bug? 

Dưới đây là một số thói quen bạn cần tránh để hạn chế bug:

Sử dụng mã nhưng không hiểu về nó

Đây là thói quen mà các lập trình viên, nhất là những ai mới vào nghề thường gặp phải. Việc không hiểu về đoạn mã nhưng vẫn sử dụng nó là một trong những nguyên nhân chính gây ra bug, đồng thời nó cũng khiến bạn gặp khó khăn trong việc debug hay fix bug. Vì thế, hãy tìm hiểu rõ ý nghĩa của mã và lý do sử dụng nó để không gặp tình trạng trên. 

Thói quen “ngày mai sẽ sửa”

Lỗi này thường gặp ở các lập trình viên đã có kinh nghiệm lâu năm trong nghề. Một số lập trình viên vì chủ quan mà không sửa ngay sau khi phát hiện bug, để rồi vô tình quên đi hoặc bỏ sót bug đang tồn tại. Vì thế, hãy thực hiện các biện pháp khắc phục ngay sau khi phát hiện lỗi bug, dù đó là lỗi đơn giản nhất hay phức tạp nhất.

Thói quen không viết nhận xét khi lập trình

Công đoạn này thường bị các lập trình viên bỏ qua vì cho rằng nó gây mất thời gian và không thực sự cần thiết. Tuy nhiên, đây lại là nguồn cơn gây ra nhiều hệ lụy khiến cho bạn gặp khó khăn trong việc tìm kiếm bug. Vậy nên, tốt nhất là hãy cẩn thận ghi lại nhận xét để thuận tiện trong quá trình debug.

Đánh giá thấp bảo mật

Hầu hết hoạt động trên các ứng dụng đều có thể là nguyên nhân gây ảnh hưởng cho hệ thống của bạn. Lời khuyên dành cho bạn là hãy chú trọng trong việc kiểm tra, xác thực bảo mật và làm sạch dữ liệu để đảm bảo an toàn tối đa cho hệ thống.

Khả năng mở rộng không liên quan đến lập trình

Khả năng mở rộng trong debug đề cập đến việc bạn có thể tiếp tục phát triển chương trình khi có nhu cầu mở rộng trong tương lai hay không.

Ở thời điểm ban đầu, việc mở rộng tạm thời được xem như là không cần thiết vì mọi thứ của trang web đều đã đầy đủ và hoàn hảo. Tuy nhiên, theo thời gian, cùng với sự thay đổi của các yếu tố bên ngoài, mở rộng và cải tiến sẽ trở thành việc làm tất yếu để nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. 

Vì thế, các lập trình viên cần loại bỏ suy nghĩ rằng khả năng mở rộng là không liên quan đến công việc của mình. Ngược lại, đây là vấn đề quan trọng để bạn có thể dễ dàng phát hiện lỗi và mở rộng web sau này. 

Công cụ tìm bug trên WordPress

Nhắc đến công cụ tìm bug trên WordPress, phải kể đến Query Monitor và New Relic. 

Query Monitor

Đây là một trong những công cụ tìm bug trên WordPress phổ biến. Công cụ này có dạng plugin, khi sử dụng, cung cấp cho người dùng developer tool panel trên wordpress. Tại đây, bạn có thể tùy ý kích hoạt ngay truy vấn cơ sở dữ liệu, HTTP API calls hay PHP errors.

New Relic

Ứng dụng này thường được sử dụng trong việc theo dõi trải nghiệm người dùng. Dựa trên các trải nghiệm đó, lập trình viên có thể lập ra các bản đồ kiến trúc trực tiếp trên wordpress, rồi phân tích và đưa ra hướng giải quyết nhằm cải thiện hiệu suất cho website.

Hơn nữa, nhờ công cụ này bạn cũng có thể phát hiện ra những bất thường trước khi có lỗi xuất hiện. Tóm lại, tính năng của công cụ New Relic bao gồm thu thập dữ liệu, tích lũy thông tin để khắc phục các sự cố. Nhờ đó, bạn có thể cải thiện website và nâng cao trải nghiệm người dùng.

Lời kết

Bài viết trên đã làm rõ debug là gì và cung cấp một số phương pháp debug nhanh chóng, hữu ích cho các lập trình viên. Có thể thấy rằng, debug là một công việc quen thuộc và cần thiết của bất kỳ coder nào. Đừng quên chia sẻ bài viết đến các lập trình viên để mọi người cùng tham khảo và áp dụng.