تسلط بر مدیریت خطا: راهنمای جامع

درک مدیریت خطا

ابتدا در Medium در انتشارات Stackademic منتشر شد.

Error Handling چیست؟

رسیدگی به خطا، فرآیند پیش بینی، شناسایی و پاسخ به موقعیت های غیرمنتظره یا ناهنجاری هایی است که در طول اجرای یک برنامه نرم افزاری رخ می دهد. این شامل طراحی استراتژی هایی برای مدیریت دقیق این خطاها، جلوگیری از خرابی سیستم و ارائه بازخورد آموزنده برای سیستم و کاربر است.

چرا رسیدگی به خطا مهم است؟

مدیریت خطا به چند دلیل حیاتی است:

• جلوگیری از خرابی برنامه: مدیریت خطای قوی تضمین می کند که برنامه حتی در صورت بروز مشکلات غیرمنتظره به کار خود ادامه می دهد و از خاتمه ناگهانی جلوگیری می کند.
• ارائه بازخورد آموزنده به کاربران: پیام های خطای واضح و مفید، کاربران را در درک و حل مشکلات راهنمایی می کند.
• حفاظت از یکپارچگی داده ها: مدیریت صحیح خطا با پیاده سازی مکانیسم هایی برای بازیابی خطاها از داده ها در برابر فساد یا از دست رفتن محافظت می کند.
• بهبود قابلیت اطمینان و نگهداری برنامه: مدیریت خطا با ساختار مناسب، برنامه‌ها را انعطاف‌پذیرتر کرده و اشکال‌زدایی و اصلاح آن‌ها را آسان‌تر می‌کند.
• افزایش تجربه کاربری: برنامه‌ها با مدیریت دقیق خطاها، تجربه کاربری روان‌تری را ارائه می‌کنند و ناامیدی را کاهش می‌دهند و رضایت را افزایش می‌دهند.

انواع خطاها

خطاها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

• خطاهای نحوی: این موارد به دلیل نقض قوانین زبان برنامه نویسی، مانند علائم نگارشی نادرست یا کلمات کلیدی غلط املایی رخ می دهد. آنها معمولاً قبل از اجرا توسط کامپایلر یا مفسر دستگیر می شوند.
• خطاهای زمان اجرا: اینها در حین اجرای برنامه اتفاق می‌افتند و اغلب ناشی از شرایط غیرمنتظره مانند تقسیم بر صفر، دسترسی به مکان‌های حافظه نامعتبر یا خطاهای یافت نشدن فایل هستند.
• خطاهای منطقی: اینها خطاهایی در منطق برنامه هستند که بدون اینکه باعث از کار افتادن برنامه شوند، نتایج نادرستی ایجاد می کنند. شناسایی آنها ممکن است دشوار باشد و اغلب نیاز به بررسی و آزمایش دقیق کد دارند.

هزینه مدیریت ضعیف خطا

عواقب مدیریت ناکافی خطا می تواند شدید باشد:

• درآمد از دست رفته: خرابی سیستم به دلیل خطاهای کنترل نشده می تواند منجر به خسارات مالی قابل توجهی شود.
• صدمه به شهرت: خرابی‌های مکرر برنامه یا پیام‌های خطای غیرمفید می‌تواند به اعتبار محصول یا شرکت نرم‌افزاری آسیب برساند.
• آسیب پذیری های امنیتی: مدیریت ضعیف خطا ممکن است اطلاعات حساس را افشا کند یا آسیب‌پذیری‌هایی ایجاد کند که می‌توانند توسط مهاجمان مورد سوء استفاده قرار گیرند.
• افزایش هزینه های پشتیبانی: کاربرانی که با خطاهای مکرر مواجه می‌شوند، بیشتر به دنبال پشتیبانی هستند و هزینه‌های خدمات مشتری را افزایش می‌دهند.

بهترین شیوه های مدیریت خطا

پیش بینی خطاهای احتمالی

با تجزیه و تحلیل دقیق کد و در نظر گرفتن ورودی ها و خروجی های احتمالی، توسعه دهندگان می توانند سناریوهای خطای احتمالی را شناسایی کرده و اقدامات پیشگیرانه را اجرا کنند. این رویکرد فعال به ایجاد برنامه های کاربردی قوی تر کمک می کند.

از پیام های خطای توصیفی استفاده کنید

پیام های خطای واضح و آموزنده برای اشکال زدایی و عیب یابی بسیار ارزشمند هستند. آنها باید جزئیات کافی در مورد خطا را بدون تحت فشار قرار دادن کاربر ارائه دهند.

اجرای صحیح ورود به سیستم

ثبت خطاها در یک فایل گزارش یا سیستم اختصاصی به ردیابی مسائل، تجزیه و تحلیل الگوها و شناسایی علت اصلی مشکلات کمک می کند. گزارش های دقیق برای اشکال زدایی موثر و نظارت بر عملکرد ضروری هستند.

کنترل خطای خود را تست کنید

آزمایش کامل برای اطمینان از اینکه مکانیسم های رسیدگی به خطا همانطور که انتظار می رود کار می کنند بسیار مهم است. تست های واحد و ادغام را بنویسید تا سناریوهای خطای مختلف را پوشش دهد و رفتار برنامه را تأیید کند.

تنزل برازنده

هنگام مواجهه با خطاها، ارائه عملکردهای جایگزین یا گزینه های بازگشتی برای حفظ عملکرد اولیه سیستم بسیار مهم است. این به جلوگیری از خرابی کامل کمک می کند و تجربه کاربری بهتری را تضمین می کند.

پیام های خطای کاربر پسند

پیام های خطا باید به صورت واضح و قابل درک به کاربران ارائه شود و از اصطلاحات فنی اجتناب شود. آنها باید راهنمایی هایی را در مورد چگونگی حل این مشکل ارائه دهند یا با چه کسی برای کمک تماس بگیرند.

تکنیک های رسیدگی به خطا

سعی کنید-به جز بلوک

اینها ساختارهای اساسی در بسیاری از زبان های برنامه نویسی برای رسیدگی به استثناها هستند. بلوک try کدهایی را کپسوله می‌کند که ممکن است یک استثنا ایجاد کند، و بلوک استثنا اقداماتی را که باید در هنگام وقوع یک استثنا خاص انجام شود را مشخص می‌کند. این امکان مدیریت دقیق خطا را فراهم می کند و از خرابی برنامه جلوگیری می کند.

مدیریت خطا در زبان‌ها/چارچوب‌های خاص

زبان‌ها و چارچوب‌های مختلف رویکردهای منحصربه‌فردی برای مدیریت خطا ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، بلوک‌های try-except پایتون، بلوک‌های try-catch جاوا اسکریپت، و مکانیسم‌های کنترل استثناء C++ در نحو و رفتار متفاوت هستند. درک ویژگی های خاص زبان برای مدیریت موثر خطا بسیار مهم است.

کلاس های خطای سفارشی

برای ایجاد شرایط خطای خاص و آموزنده تر، توسعه دهندگان می توانند کلاس های خطای سفارشی را تعریف کنند که از کلاس های استثنای داخلی به ارث می برند. این روشی را برای کپسوله کردن جزئیات خطا و ایجاد منطق مدیریت خطا ارائه می دهد.

ادعاها

اظهارات برای بررسی شرایطی استفاده می شود که همیشه باید در طول اجرای برنامه درست باشد. اگر یک ادعا ناموفق باشد، معمولاً یک AssertionError را ایجاد می کند که نشان دهنده یک خطای برنامه نویسی است. ادعاها برای اشکال زدایی و آزمایش مفید هستند، اما باید به طور عاقلانه استفاده شوند تا از تأثیرات عملکرد در محیط های تولید جلوگیری شود.

استثناء زنجیر

هنگام مدیریت یک استثنا، اغلب مفید است که اطلاعات استثنای اصلی را حفظ کنید. Exception chaining به شما امکان می دهد تا یک استثنا جدید ایجاد کنید و در عین حال استثنا اصلی را به عنوان علت آن در نظر بگیرید. این به ردیابی منشا خطا و ارائه زمینه بیشتر کمک می کند.

مدیریت خطا در کد ناهمزمان

برنامه نویسی ناهمزمان به دلیل ماهیت غیر مسدود کننده عملیات، چالش هایی را برای مدیریت خطا معرفی می کند. تکنیک‌هایی مانند وعده‌ها، async/wait و میان‌افزار مدیریت خطا برای مدیریت مؤثر خطاها در کدهای ناهمزمان استفاده می‌شوند.

نکات اضافی برای رسیدگی به خطا

• بی صدا شکست نخورید: خطاهای کنترل نشده می تواند منجر به رفتار غیرمنتظره شود. همیشه نوعی بازخورد ارائه دهید، چه برای کاربر و چه برای گزارش‌ها.
• دستورالعمل های زبان برنامه نویسی را دنبال کنید: برای اطمینان از ثبات و نگهداری، از روش‌های مدیریت خطای توصیه شده برای زبان انتخابی خود پیروی کنید.
• پیاده سازی مدل خطای کامل: تمام سناریوهای خطای احتمالی را در نظر بگیرید و آنها را به طور مناسب مدیریت کنید، از جمله خطاهای غیرمنتظره.
• از بلعیدن علت اصلی خودداری کنید: هنگام مدیریت یک استثنا، در صورت لزوم آن را با زمینه اضافی دوباره مطرح کنید، اما خطای اصلی را پنهان نکنید.
• کدهای خطای لاگ: از کدهای خطای آموزنده برای تسهیل اشکال زدایی و تجزیه و تحلیل استفاده کنید.
• فوراً خطاها را افزایش دهید: رسیدگی به خطا را به تاخیر نیندازید. برای جلوگیری از خرابی های آبشاری، به محض شناسایی خطاها را افزایش دهید.
• از یک رویکرد مدیریت خطا استفاده کنید: برای بهبود خوانایی و نگهداری، یک سبک یکنواخت برای مدیریت خطا در سرتاسر پایگاه کد خود حفظ کنید.
• پیام های خطای خاص زمینه را ارائه دهید: پیام‌های خطا را متناسب با موقعیت خاص تنظیم کنید تا به کاربران کمک کند مشکل را درک کنند و اقدامات اصلاحی انجام دهند.
• استفاده از ابزارهای رفع اشکال: از ابزارهای اشکال زدایی برای بررسی شرایط خطا استفاده کنید و برای شناسایی علت اصلی مشکلات، اجرای کد را طی کنید.
• مفاهیم عملکرد را در نظر بگیرید: در حالی که رسیدگی به خطا مهم است، نباید تأثیر قابل توجهی بر عملکرد داشته باشد. مسیرهای رسیدگی به خطا را در صورت امکان بهینه کنید.
• از اشتباهات درس بگیرید: گزارش های خطا را برای شناسایی مشکلات تکرار شونده و بهبود استراتژی های رسیدگی به خطا در طول زمان تجزیه و تحلیل کنید.
• به طور کامل تست کنید: برای تأیید رفتار رسیدگی به خطا در شرایط مختلف، آزمون‌های واحد و ادغام جامع بنویسید.

نتیجه گیری

مدیریت موثر خطا برای ساخت برنامه های کاربردی قوی، قابل اعتماد و کاربرپسند ضروری است. با پیش‌بینی خطاهای احتمالی، ارائه بازخورد واضح و اجرای بهترین شیوه‌ها، می‌توانید از عملکرد روان و کارآمد نرم‌افزار خود اطمینان حاصل کنید و رضایت کاربر و یکپارچگی سیستم را افزایش دهید.

تصویر توسط RUSTÜ BOZKUŞ در Pixabay