如何實現(xiàn)防御式編程？針對這個問題，今天小編總結(jié)這篇有關(guān)防御式編程的文章，希望能幫助更多想解決這個問題的朋友找到更加簡單易行的辦法。
防御式編程的全部重點就在于防御那些你未曾預(yù)料到的錯誤。
防御式編程的主要思想：子程序應(yīng)該不因傳入錯誤數(shù)據(jù)而被破壞，哪怕是由其他子程序產(chǎn)生錯誤數(shù)據(jù)。更一般地說，其核心想法是要承認(rèn)程序都會有問題，都需要被修改，聰明的程序員應(yīng)該根據(jù)這一點來編程序。
一、保護(hù)程序免遭非法輸入數(shù)據(jù)的破壞
對已形成產(chǎn)品的軟件而言：不管進(jìn)來的數(shù)據(jù)如何，都不應(yīng)該產(chǎn)程垃圾數(shù)據(jù)。（必要的錯誤提示）
通常有三種方法來處理進(jìn)來的垃圾數(shù)據(jù)：
1、檢查所有來源于外部的數(shù)據(jù)的值
當(dāng)從文件、用戶、網(wǎng)絡(luò)或其他外部接口中獲取數(shù)據(jù)時，應(yīng)檢查所獲得的數(shù)據(jù)值，以確保它在允許的范圍內(nèi)。
2、檢查子程序所有輸入?yún)?shù)的值
數(shù)據(jù)來源于其他子程序，而不是外部接口。
3、決定如何處理錯誤的輸入數(shù)據(jù)
一旦檢測到非法數(shù)據(jù)，就應(yīng)該處理它。
注：防范看似微小的錯誤，收獲可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你的想象。
二、斷言（Assertions）
斷言定義：指在開發(fā)期間使用的，讓程序在運行時進(jìn)行自檢的代碼（通?？梢允亲映绦蚧蚝辏＃▽Υ笮偷膹?fù)雜程序或可靠性要求極高的程序來說尤其重要）
Java斷言：兩個參數(shù)—>assert(“bool表達(dá)式”，“當(dāng)判斷條件為false時的錯誤信息”)
斷言檢查如下這類假定：
1、 輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)的取值處于預(yù)期的范圍內(nèi)。
2、 子程序開始（或結(jié)束）執(zhí)行時，文件或流是處于打開（或關(guān)閉）的狀態(tài)。
3、 子程序開始（或結(jié)束）執(zhí)行時，文件或流的讀寫位置處于開頭（或結(jié)尾）處。
4、 文件或流已用只讀、只寫或可讀可寫方式打開。
5、 僅用于輸入的變量的值，沒有被子程序所修改。
6、 指針非空。
7、 傳入子程序的數(shù)組或其他容器至少能容納X個數(shù)據(jù)元素。
8、 表已經(jīng)初始化，存儲著真實的數(shù)據(jù)。
9、 子程序開始（或結(jié)束）執(zhí)行時，某個容器是空的（滿的）。
注：斷言主要是用于開發(fā)和維護(hù)階段，而在生成產(chǎn)品代碼時并不編譯到目標(biāo)代碼中，以免降低系統(tǒng)性能。
1、建立自己的斷言機(jī)制
※ C++、Java、VB在內(nèi)的很多語言都支持?jǐn)嘌浴?br/>※ C++中標(biāo)準(zhǔn)的assert宏并不支持文本信息。
2、使用斷言的指導(dǎo)建議
斷言的指導(dǎo)建議：
用錯誤處理代碼來處理預(yù)期會發(fā)生的狀況，用斷言來處理決不應(yīng)該發(fā)生的狀況。
異常發(fā)生，觸發(fā)斷言的情況下，就應(yīng)該修改程序的源代碼并重新編譯。避免把需要執(zhí)行的代碼放到斷言中
※ 一種危險的斷言使用方法（如果斷言關(guān)閉，代碼不能被編譯）：
Debug.Assert( PerformAction() )
※ 安全地使用斷言
actionPerformed = PerformAction()
Debug.Assert( actionPerformed )用斷言來注解并驗證前條件和后條件
※ 如果數(shù)據(jù)來源于系統(tǒng)外部，那么就應(yīng)該用錯誤處理代碼來檢查和處理非法的數(shù)值。
※ 如果變量的值來源于可信的系統(tǒng)內(nèi)部，那么使用斷言是很合適的。對于高健壯性的代碼，應(yīng)該先使用斷言再處理錯誤
※ Microsoft Word，在其代碼中，對應(yīng)該始終為真的條件都加上了斷言，但同時也用錯誤處理代碼處理了這些錯誤，以應(yīng)對斷言失敗的情況。
三、錯誤處理技術(shù)
如何處理那些預(yù)料中的程序錯誤：
※ 返回中立值、換用下一個正確數(shù)據(jù)、返回與前次相同的值、換用最接近的有效值、在日志文件中記錄警告信息、返回一個錯誤碼、調(diào)用錯誤處理子程序或?qū)ο蟆@示出錯信息或關(guān)閉程序。
1、返回中立值
※ 有時，處理錯誤的最佳做法就是繼續(xù)執(zhí)行操作并簡單地返回一個沒有危害的數(shù)值。
※ 例如：數(shù)值操作可以返回0、字符串操作可以返回空字符串、指針操作可以返回空指針。
2、換用下一個正確的數(shù)據(jù)
※ 例如：數(shù)據(jù)庫記錄讀取、文件行信息讀取等。
3、返回與前次相同的數(shù)據(jù)
4、換用最接近的合法值
※ 例如：汽車的速度表無法顯示負(fù)的速度，所以在倒車時，它簡單的顯示為0。
5、把警告信息記錄到日志文件中
※ 要考慮是否能夠安全地公開它，或者是否需要對其進(jìn)行加密或?qū)嵤┢渌绞降谋Ｗo(hù)。
6、返回一個錯誤碼
※ 可以決定在讓系統(tǒng)得某些部分處理錯誤，其他部分則不在本地（局部）處理錯誤，而只是簡單地報告說有錯誤發(fā)生。
采用方法：
※ 設(shè)置一個狀態(tài)變量的值
※ 用狀態(tài)值作為函數(shù)的返回值
※ 用語言內(nèi)建的異常機(jī)制拋出一個異常
注：如果安全性很重要，請確認(rèn)調(diào)用方的子程序總會檢查返回的錯誤嗎。
7、調(diào)用錯誤處理子程序或?qū)ο?br/>※ 可以把錯誤處理都集中在一個全局的錯誤處理子程序或?qū)ο笾羞M(jìn)行。
※ 優(yōu)點：能把錯誤處理的職責(zé)集中在一起，從而讓調(diào)試更為簡單。
缺點：整個程序都要知道這個集中點，并與之緊密耦合。
8、當(dāng)錯誤發(fā)生時顯示出錯消息
※ 可以把錯誤處理的開銷降低。
9、用最妥當(dāng)?shù)姆绞皆诰植刻幚礤e誤
※ 給程序員帶來靈活度的同時，也帶來了顯著的風(fēng)險。即：系統(tǒng)的整體性能將無法滿足對其正確性或可靠性的需求。
10、關(guān)閉程序
※ 適用于人身安全攸關(guān)的應(yīng)用程序。
健壯性與正確性
※ 處理錯誤最恰當(dāng)?shù)姆绞揭鶕?jù)出現(xiàn)錯誤的軟件的類別而定。錯誤處理有時更側(cè)重于正確性，有時更側(cè)重于健壯性。
※ 正確性：意味著永不返回不準(zhǔn)確的結(jié)果，哪怕不返回結(jié)果也比返回不準(zhǔn)確的結(jié)果要好。
※ 健壯性：意味著要不斷嘗試采取某些措施，以保證軟件可以持續(xù)地運轉(zhuǎn)下去，哪怕有時做出一些不夠準(zhǔn)確的結(jié)果。
高層次設(shè)計對錯誤處理方式的影響
※ 在整個程序里采用一致統(tǒng)一的方式來處理非法的參數(shù)。
※ 確定一種通用的處理錯誤參數(shù)的方法，是架構(gòu)層次（高層次）的設(shè)計決策。
※ 一旦確定了某種方法，就要確保始終如一地貫徹這一方法。
※ 請在每個系統(tǒng)調(diào)用后檢查錯誤碼。
四、異常
處理異常建議：
1、用異常通知程序的其他部分，發(fā)生了不可忽略的錯誤
※ 異常機(jī)制的優(yōu)越之處就在于它能提供一種無法被忽略的錯誤通知機(jī)制。
2、只在真正例外的情況下才拋出異常
※ 僅在其他編碼實踐方法無法解決的情況下才使用異常。
※ 異常同斷言相似：都是用來處理那些不僅罕見甚至永遠(yuǎn)不該發(fā)生的情況。
※ 異常的取舍：
1、異常是一種強(qiáng)大的用來處理預(yù)料之外的情況途徑。
2、程序的復(fù)雜度因此增加、性能也可能降低。
3、不能用異常來推卸責(zé)任
※ 能在局部處理的錯誤，就應(yīng)該在局部處理，不能當(dāng)成異常拋出。
4、避免在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中拋出異常，除非你在同一地方把他們捕獲
※ 如果在構(gòu)造函數(shù)中拋出異常，就不會調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，從而造成潛在的資源泄漏。
5、在恰當(dāng)?shù)某橄髮哟螔伋霎惓?br/>※ 當(dāng)你決定把一個異常傳給調(diào)用方時，請確保異常的抽象層次與子程序接口的抽象層次相一致。
6、在異常消息中加入關(guān)于導(dǎo)致異常發(fā)生的全部信息
※ 要確保異常信息中含有為理解異常拋出原因所需要的全部信息。
7、避免使用空的catch語句
※ 注釋或日志記錄信息對這一情況文檔化。
8、了解所有函數(shù)庫可能跑出的異常
※ 一定要了解所用的函數(shù)庫都會拋出哪些異常。
※ 未能捕獲由函數(shù)庫拋出的異常將會導(dǎo)致程序崩潰。
9、考慮創(chuàng)建一個集中的異常報告機(jī)制
※ 能為一些與異常有關(guān)的信息提供一個集中的存儲，如發(fā)生的異常種類、每個異常該如何被處理以及如何格式化異常信息。
10、把項目中對異常的使用標(biāo)準(zhǔn)化
※ 如果使用象C++一樣的語言，就應(yīng)該規(guī)定到底可以拋出哪些種類的異常。（考慮只拋出std::exception基類派生出的對象）
※ 考慮創(chuàng)建項目特定的異常類（用作項目可能異常的基類，這樣就能把紀(jì)錄日志、報告錯誤等操作集中起來并標(biāo)準(zhǔn)化）。
※ 規(guī)定在何種場合允許代碼使用try-catch語句在局部對錯誤進(jìn)行處理。
※ 規(guī)定在何種場合允許代碼拋出不在局部進(jìn)行處理的異常。
※ 確定是否要使用集中的異常報告機(jī)制。
※ 規(guī)定是否允許在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中使用異常。
11、考慮異常的替換方案
※ 請考慮你的系統(tǒng)是否真的需要異常。
五、隔離程序，使之包容由錯誤造成的損害
隔欄(barricade)是一種容損策略。
1、在類的層次采用這樣的方法：
※ 類的public方法可以假定數(shù)據(jù)是不安全的，它們要負(fù)責(zé)檢查數(shù)據(jù)并進(jìn)行清理，一旦類的公用方法接受了數(shù)據(jù)，那么類的私有方法就可以假定數(shù)據(jù)都是安全的了。
2、隔欄與斷言的關(guān)系：
※ 隔欄的使用使斷言和錯誤處理有了清晰的區(qū)別。
※ 隔欄外部的程序應(yīng)該適用錯誤處理技術(shù)，而隔欄內(nèi)部的程序就應(yīng)該使用斷言技術(shù)。
六、輔助調(diào)試的代碼
防御式編程的另一個重要方面就是，適用調(diào)試助手（輔助調(diào)試代碼）。
1、不要自動地把產(chǎn)品版的限制強(qiáng)加于開發(fā)版之上
※ 程序員常常有這樣一個誤區(qū)：即認(rèn)為產(chǎn)品級軟件的種種限制也應(yīng)該在開發(fā)版本中得到體現(xiàn)（速度、對資源的限制）。
※ 應(yīng)該在開發(fā)階段犧牲一些速度和資源使用，來換取一些可以讓開發(fā)順暢的內(nèi)置工具（輔助代碼）。
2、盡早引入輔助調(diào)試代碼
※ 越早引入輔助調(diào)試的代碼，它能提供的幫助也就越大。
3、采用進(jìn)攻式編程
※ 應(yīng)該以這么一種方式來處理異常：在開發(fā)階段讓它顯現(xiàn)出來，而在產(chǎn)品代碼運行時讓它能夠自我恢復(fù)。--- “進(jìn)攻式編程”
進(jìn)行進(jìn)攻式編程的方法：
確保斷言語句是程序終止運行。
完全填充分配到的所有內(nèi)存，這樣可以讓你檢測到內(nèi)存分配錯誤。
4、計劃移除調(diào)試輔助的代碼
※ 要事先做好計劃，避免調(diào)試代碼和程序代碼糾纏不清。
重慶分公司
重慶分公司
采取的方法：
※ 使用類似ant和make這樣的版本控制工具和make工具
（可以從同一套源碼編譯出不同版本的程序）
※ 使用內(nèi)置的預(yù)處理器
※ 編寫你自己的預(yù)處理器
※ 使用調(diào)試存根（stubs）
（兩套方案—開發(fā)版本和發(fā)布版本代碼）七、確定在產(chǎn)品代碼中該保留多少防御式代碼
八、對防御式編程采取防御的姿態(tài)
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