Các mẹo hữu ích để debug Java nhanh hơn

Bên cạnh việc viết code hiệu quả, thành thạo các kỹ thuật debug java là một trong những điều hữu ích khiến cuộc sống của lập trình viên Java dễ thở hơn, đồng thời đây là kỹ năng giúp phân biệt được một developer xuất sắc.

Điều này còn đặc biệt quan trọng trong môi trường lập trình ngày nay, nơi thế giới phần mềm đang ngày càng chuyển sang các kiến ​​trúc phân tán và bất đồng bộ.

Lỗi phần mềm là không thể tránh khỏi cho nên việc phát hiện và sửa lỗi trong các bản build phức tạp ngày càng trở nên khó nhằn.

Quá trình debug java thậm chí là một thử thách cam go khi ta chuyển sang môi trường production.

Gambaru giới thiệu cùng bạn bài viết trên Medium tập hợp một số mẹo hiệu quả nhất để debug các ứng dụng Java trong môi trường development và production.

Các mẹo Debug Java nhanh hơn

Sử dụng Breakpoints

Breakpoints là một tính năng đơn giản nhưng quan trọng, tạo nền tảng cho quá trình debug.

Breakpoints cho phép tạm dừng thực thi ứng dụng tại vị trí nghi ngờ bị lỗi để ta có thể phân tích trạng thái chương trình, biến đầu vào, logic và tìm hiểu lý do tại sao code lại lỗi.

Mỗi trình debug cung cấp một số loại breakpoints, bao gồm conditional breakpoints, exception breakpoints, watch points, và trace points.

Tìm hiểu cách thức và thời điểm áp dụng các loại breakpoints khác nhau có thể làm cho quá trình debug dễ dàng hơn.

Một số công cụ hiện đại còn hỗ trợ các breakpoints không gián đoạn (non-breaking breakpoints).

Điều này cho phép ta đặt các breakpoints trên code và thu thập dữ liệu debug mà không phải tạm dừng giai đoạn lập trình.

Dưới đây là ví dụ breakpoint trên Rookout web IDE, được đặt trên dòng 41.

Hiển thị cấu trúc logic

Tính năng này thường có sẵn trong chế độ xem variables và khá hữu ích khi theo dõi nội dung trong các lớp Java.

Khi bật tính năng này, danh sách biến hiển thị một array.

Điều này rất tiện dụng, đặc biệt trong trong trường hợp không có phương thức toString() – cho các đối tượng.

Hình dưới đây cho thấy tính năng này trên khung “hiển thị biến” (variable view) trên Eclipse IDE khi debug.

“Variable view” cũng cho phép sửa đổi trực tiếp các giá trị của biến trong quá trình debug.

Điều này giúp tiết kiệm thời gian đáng kể vì ta không phải khởi động lại phiên debug với dữ liệu đầu vào đã thay đổi.

Điều hướng thông qua Codebase

Mỗi trình debug Java cung cấp một số tính năng như run to line, step over, step into, và step return, cho phép developers điều hướng qua các phần khác nhau của code khi debug.

Ngoài ra, hãy thử kết hợp những tính năng khác sau:

• Drop to frame – Tính năng này được sử dụng để quay lại một điểm trong stack frame. Khi bỏ lỡ một điểm nào đó và cần quay ngược lại thời điểm đó, hãy sử dụng tính năng drop to frame.
• Step filtering – Tính năng này cho phép bỏ qua một số package nhất định khi debug. Ta không cần phải điều hướng qua tất cả các lớp của hệ thống JDK khi chỉ cần đơn giản là lọc ra những phần không cần thiết phải debug.

Để cải thiện tốc độ điều hướng qua code, hãy thành thạo các phím tắt đến các chức năng quan trọng nhất.

• F5 để step into
• F6 để step over
• F8 để chạy cho đến khi chạm đến breakpoint tiếp theo

Mặc dù các phím tắt debug có thể khác nhau tùy vào IDE, việc ghi nhớ chúng là quan trọng, giảm thiểu việc dùng chuột quá nhiều.

Học cách giải quyết Deadlocks

Deadlocks xảy ra khi hai hoặc nhiều luồng bị chặn vĩnh viễn sau khi hình thành một phụ thuộc vòng (cyclic dependency), như hình minh họa dưới đây.

Một tập hợp các luồng Java chờ một tài nguyên thuộc sở hữu của luồng kia, đây là tình huống có thể khiến ứng dụng bị đình trệ hoàn toàn.

Khá là khó để debug jstack deadlocks vì chúng không biểu hiện các triệu chứng như tăng đột biến trong bộ nhớ, CPU hoặc các thông số hệ điều hành khác.

Ngoài ra, chúng có xu hướng biểu hiện trong các điều kiện tồi tệ nhất, như heavy production load conditions (phải xử lý lượng lớn dữ liệu đồng thời), và rất khó để replicate.

Có nhiều cách khác nhau để khắc phục các tình huống deadlocks. Ta có thể capture các thread dump trong JVM.

Tùy vào kích thước của JVM mà việc này có thế tốn nhiều thời gian và công sức.

Một cách hay hơn là sử dụng một ứng dụng theo dõi giải pháp cung cấp mức độ JV và độ hiển thị theo mức độ code cần thiết để cô lập các thread deadlocks.

Có nhiều công cụ đột phá hiện có thể giải quyết vấn đề này – bao gồm một số trình debug tiên tiến cũng như các công cụ APM thương mại.

Sử dụng các công cụ này để có được khả năng hiển thị vào code Java và cô lập bugs giúp giảm thời gian đáng kể nên dành cho việc điều tra và phân tích.

Tận dụng các trình debug cho môi trường production

Quá trình debug điển hình mà hầu hết các lập trình viên thường tuân theo là: tái tạo môi trường → tái hiện bugs → tiến hành fix bugs.

Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng khả thi trong mọi môi trường production. Lúc này, developers có thể sử dụng các trình debug cho production.

Rookout là một trong những công cụ hiệu quả, cho phép thu thập dữ liệu debug từ các ứng dụng live mà không làm thay đổi trạng thái hoặc điều khiển luồng của ứng dụng.

Với Rookout, bạn có thể đặt các non-breaking breakpoints để lấy được full stack trace, nắm bắt các biến live hoặc bất kỳ dữ liệu ứng dụng nào khác cần để debug.

Vì vậy, thay vì sử dụng các giải pháp giám sát high-overload để debug cho môi trường production, hãy thử sử dụng các công cụ như Rookout để debug các ứng dụng live mà không cần deploy lại hoặc viết code mới.

Cho dù đang làm việc trên các ứng dụng không có máy chủ hoặc được đóng gói, Rookout sẽ là một bổ sung tuyệt vời cho kho công cụ debug.

Đừng quên về debug từ xa (remote debugging)

Phần lớn các IDE hàng đầu như NetBeans, Eclipse, Intellij IDEA và Visual Studio hỗ trợ debug từ xa, một kỹ thuật cho phép debug code Java chạy trên máy khác.

Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống trong đó hệ thống đích không hỗ trợ debug cục bộ hoặc trên các hệ thống thiếu tài nguyên để chạy trình debug.

Để thực hiện debug từ xa, ta cần cung cấp chi tiết cấu hình mà trình debug sẽ sử dụng để kết nối với cổng từ xa.

Ví dụ, nếu sử dụng Eclipse, đây là các cấu hình cần được cung cấp để khởi chạy phiên debug từ xa thành công.

Debug từ xa cũng có ích khi khắc phục bugs trong quá trình cài đặt môi trường production, khi lập trình viên cần kết nối với một ứng dụng và fix bugs từ xa.

Cuối cùng, hãy nhớ rằng việc debug đôi khi có thể mất nhiều thời gian hơn so với việc thực hiện thực tế.

Khi trau dồi kỹ năng debug Java, hãy luôn cố gắng viết code rõ ràng, dễ hiểu, tường minh, đặt tên biến và tên hàm có ý nghĩa – vì sau này khi debug sẽ đỡ cực hơn rất nhiều.

Và nếu mọi thứ dường như vượt ra khỏi tầm kiểm soát của mình, nghỉ ngơi một chút cũng không sao cả.

Mong bạn sử dụng thành công các chiến lược trên để trải nghiệm debug Java bớt “đau khổ” hơn nhé.

Happy coding!

Theo Ari Noman