Ошибки программирования

Ошибки, которые обнаруживает компилятор, называют синтаксическими ошибками или ошибками компиляции. Синтаксические ошибки являются результатом ошибок в конструкции кода, таких как неправильное написание ключевого слова, пропуск необходимого знака пунктуации или использование открывающей фигурной скобки без соответствующей закрывающей фигурной скобки. Эти ошибки обычно легко обнаружить, поскольку компилятор говорит вам, где они находятся и что стало их причиной. Пример программы с синтаксической ошибкой:

Попытка компиляции приведённого кода:

Будет сообщено о четырёх ошибках, но в действительности программа содержит две ошибки:

• Во второй строке отсутствует ключевое слово void перед main
• Строка Welcome to Java должна быть закрыта закрывающей кавычкой в третьей строчке программы

Поскольку одна ошибка часто будет приводить к показу множества ошибок компиляции в разных строках, хорошей практикой является исправление ошибок начиная с верхней строки и постепенно двигаясь вниз. Исправление ошибок, которые ранее возникли в программе, может также исправить дополнительные ошибки, которые произошли позже.

Совет: если вы не знаете, как исправить ошибку, внимательно сравните вашу программу, символ за символом с похожими примерами в тексте. На начальном этапе обучения вы, вероятно, будете проводить много времени исправляя ошибки синтаксиса. Скоро вы будете знакомы с синтаксисом Java и сможете быстро исправлять синтаксические ошибки.

2. Ошибки во время выполнения

Ошибки во время выполнения – это ошибки, которые приводят к ненормальному обрывы работы программы. Они возникают во время работы программы, если среда обнаруживает операцию, которую невозможно выполнить. Обычно ошибки ввода становятся причинами ошибок во время выполнения. Ошибки ввода возникают, когда программа ожидает от пользователя ввода значения, но пользователь вводит величину, которую программа не может обработать. Например, программа ожидает получение числа, но вместо этого пользователь вводит строку, это приводит к ошибкам в программе, связанным с типами данных.

Другой пример ошибок во время выполнения – это деление на ноль. Это происходит, когда в целочисленном деление делитель равен нулю. Пример программы, которая вызовет ошибку во время выполнения:

3. Логические ошибки

Логические ошибки происходят, когда программа неправильно выполняет то, для чего она была создана. Ошибки этого рода возникают по многим различным причинам. Допустим, вы написали программу, которая конвертирует 35 градусов Цельсия в градусы Фаренгейта следующим образом:

Вы получите 67 градусов по Фаренгейту, что является неверным. Должно быть 95.0. В Java целочисленное деление показывает только часть – дробная часть отсекается, по этой причине в Java 9 / 5 это 1. Для получения правильного результата, нужно использовать 9.0 / 5, что даст результат 1.8.

Обычно ошибки синтаксиса легко обнаружить и легко исправить, поскольку компилятор даёт указания откуда пришла ошибка и что не так. Ошибки во время выполнения не трудны для поиска, поскольку причина и место для этих ошибок также показывается в консоли во время прерывания программы. Поиск логических ошибок, в свою очередь, очень сложный. В последующих главах вы обучитесь техникам трассировки программ и поиска логических ошибок.

4. Распространённые ошибки

Пропуск закрывающей фигурной скобки, пропуск точки с запятой, пропуск кавычки для строки и неправильное написание имён – всё это самые распространённые ошибки для новых программистов.

Частые ошибки 1: Пропущенные фигурные скобки

Фигурные скобки используются для обозначения в программе блоков. Каждой открывающей фигурной скобке должна соответствовать закрывающая фигурная скобка. Распространённая ошибка – это пропуск закрывающей фигурной скобки. Чтобы избежать эту ошибки, печатайте закрывающую фигурную скобку всякий раз, когда печатаете открывающую фигурную скобку как показано в следующем примере:

Если вы используете IDE такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую фигурную скобку каждой введённой вами открывающей фигурной скобки.

Частые ошибки 2: Пропуск точки с запятой

Каждая инструкция заканчивается ограничителем инструкции (;). Часто новые программисты забывают поместить ограничитель инструкции для последней инструкции в блоке как это показано в следующем примере:

Частые ошибки 3: Пропуск кавычки

Строки должны помещаться в кавычки. Часто начинающие программисты забывают поместить кавычку в конце строки как показано в следующем примере:

Если вы используете IDE, такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую кавычку каждый раз, когда вы ввели открывающую кавычку.

Частые ошибки 4: Неправильное написание имён

Java чувствительная к регистру. Неправильное написание имён – частая ошибка для новых программистов. Например, пишут слово main как Main, а вместо String пишут string. Пример:

Часть 3 – Отладка программы

В предыдущей части мы рассмотрели исходный код и его составляющие.

После того, как вы начнете проверять фрагменты кода или попытаетесь решить связанные с ним проблемы, вы очень скоро поймете, что существуют моменты, когда программа крашится, прерывается и прекращает работу.

Это часто вызвано ошибками, известными как дефекты или исключительные ситуации во время выполнения. Акт обнаружения и удаления ошибок из нашего кода – это отладка программы. Вы лучше разберетесь в отладке на практике, используя ее как можно чаще. Мы не только отлаживаем собственный код, но и порой дебажим написанное другими программистами.

Для начала необходимо рассортировать общие ошибки, которые могут возникнуть в исходном коде.

Синтаксические ошибки

Эти эрроры не позволяют скомпилировать исходный код на компилируемых языках программирования. Они обнаруживаются во время компиляции или интерпретации исходного кода. Они также могут быть легко обнаружены статическими анализаторами (линтами). Подробнее о линтах мы узнаем немного позже.

Синтаксические ошибки в основном вызваны нарушением ожидаемой формы или структуры языка, на котором пишется программа. Как пример, это может быть отсутствующая закрывающая скобка в уравнении.

Семантические ошибки

Отладка программы может потребоваться и по причине семантических ошибок, также известных как логические. Они являются наиболее сложными из всех, потому что не могут быть легко обнаружены. Признак того, что существует семантическая ошибка, – это когда программа запускается, отрабатывает, но не дает желаемого результата.

Рассмотрим данный пример:

По порядку приоритета, называемому старшинством операции, с учетом математических правил мы ожидаем, что сначала будет оценена часть умножения, и окончательный результат будет равен 33. Если программист хотел, чтобы сначала происходило добавление двух чисел, следовало поступить иначе. Для этого используются круглые скобки, которые отвечают за смещение приоритетов в математической формуле. Исправленный пример должен выглядеть так:

3 + 5, заключенные в скобки, дадут желаемый результат, а именно 48.

Ошибки в процессе выполнения

Как и семантические, ошибки во время выполнения никогда не обнаруживаются при компиляции. В отличие от семантических ошибок, эти прерывают программу и препятствуют ее дальнейшему выполнению. Они обычно вызваны неожиданным результатом некоторых вычислений в исходном коде.

Вот хороший пример:

Фрагмент кода выше будет скомпилирован успешно, но input 25 приведет к ZeroDivisionError. Это ошибка во время выполнения. Другим популярным примером является StackOverflowError или IndexOutofBoundError. Важно то, что вы идентифицируете эти ошибки и узнаете, как с ними бороться.

Существуют ошибки, связанные с тем, как ваш исходный код использует память и пространство на платформе или в среде, в которой он запущен. Они также являются ошибками во время выполнения. Такие ошибки, как OutOfMemoryErrorand и HeapError обычно вызваны тем, что ваш исходный код использует слишком много ресурсов. Хорошее знание алгоритмов поможет написать код, который лучше использует ресурсы. В этом и заключается отладка программы.

Процесс перезаписи кода для повышения производительности называется оптимизацией. Менее популярное наименование процесса – рефакторинг. Поскольку вы тратите больше времени на кодинг, то должны иметь это в виду.

Отладка программы

Вот несколько советов о том, как правильно выполнять отладку:

1. Использовать Linters. Linters – это инструменты, которые помогают считывать исходный код, чтобы проверить, соответствует ли он ожидаемому стандарту на выбранном языке программирования. Существуют линты для многих языков.
2. Превалирование IDE над простыми редакторами. Вы можете выбрать IDE, разработанную для языка, который изучаете. IDE – это интегрированные среды разработки. Они созданы для написания, отладки, компиляции и запуска кода. Jetbrains создают отличные IDE, такие как Webstorm и IntelliJ. Также есть NetBeans, Komodo, Qt, Android Studio, XCode (поставляется с Mac), etc.
3. Чтение кода вслух. Это полезно, когда вы ищете семантическую ошибку. Читая свой код вслух, есть большая вероятность, что вы зачитаете и ошибку.
4. Чтение логов. Когда компилятор отмечает Error, обязательно посмотрите, где он находится.

Двигаемся дальше

Поздравляем! Слово «ошибка» уже привычно для вас, равно как и «отладка программы». В качестве новичка вы можете изучать кодинг по книгам, онлайн-урокам или видео. И даже чужой код вам теперь не страшен

В процессе кодинга измените что-нибудь, чтобы понять, как он работает. Но будьте уверены в том, что сами написали.

Руководство по обработке ошибок в JavaScript

Ошибки — это хорошо. Автор материала говорит, что уверен в том, что эта идея известна всем. На первый взгляд ошибки кажутся чем-то страшным. Им могут сопутствовать какие-то потери. Ошибка, сделанная на публике, вредит авторитету того, кто её совершил. Но, совершая ошибки, мы на них учимся, а значит, попадая в следующий раз в ситуацию, в которой раньше вели себя неправильно, делаем всё как нужно.

Выше мы говорили об ошибках, которые люди совершают в обычной жизни. Ошибки в программировании — это нечто иное. Сообщения об ошибках помогают нам улучшать код, они позволяют сообщать пользователям наших проектов о том, что что-то пошло не так, и, возможно, рассказывают пользователям о том, как нужно вести себя для того, чтобы ошибок больше не возникало.

Этот материал, посвящённый обработке ошибок в JavaScript, разбит на три части. Сначала мы сделаем общий обзор системы обработки ошибок в JavaScript и поговорим об объектах ошибок. После этого мы поищем ответ на вопрос о том, что делать с ошибками, возникающими в серверном коде (в частности, при использовании связки Node. js + Express. js). Далее — обсудим обработку ошибок в React. js. Фреймворки, которые будут здесь рассматриваться, выбраны по причине их огромной популярности. Однако рассматриваемые здесь принципы работы с ошибками универсальны, поэтому вы, даже если не пользуетесь Express и React, без труда сможете применить то, что узнали, к тем инструментам, с которыми работаете.

Код демонстрационного проекта, используемого в данном материале, можно найти в этом репозитории.

1. Ошибки в JavaScript и универсальные способы работы с ними

Если в вашем коде что-то пошло не так, вы можете воспользоваться следующей конструкцией.

В ходе выполнения этой команды будет создан экземпляр объекта Error и будет сгенерировано (или, как говорят, «выброшено») исключение с этим объектом. Инструкция throw может генерировать исключения, содержащие произвольные выражения. При этом выполнение скрипта остановится в том случае, если не были предприняты меры по обработке ошибки.

Начинающие JS-программисты обычно не используют инструкцию throw . Они, как правило, сталкиваются с исключениями, выдаваемыми либо средой выполнения языка, либо сторонними библиотеками. Когда это происходит — в консоль попадает нечто вроде ReferenceError: fs is not defined и выполнение программы останавливается.

Объект Error

У экземпляров объекта Error есть несколько свойств, которыми мы можем пользоваться. Первое интересующее нас свойство — message . Именно сюда попадает та строка, которую можно передать конструктору ошибки в качестве аргумента. Например, ниже показано создание экземпляра объекта Error и вывод в консоль переданной конструктором строки через обращение к его свойству message .

Второе свойство объекта, очень важное, представляет собой трассировку стека ошибки. Это — свойство stack . Обратившись к нему можно просмотреть стек вызовов (историю ошибки), который показывает последовательность операций, приведшую к неправильной работе программы. В частности, это позволяет понять — в каком именно файле содержится сбойный код, и увидеть, какая последовательность вызовов функций привела к ошибке. Вот пример того, что можно увидеть, обратившись к свойству stack .

Здесь, в верхней части, находится сообщение об ошибке, затем следует указание на тот участок кода, выполнение которого вызвало ошибку, потом описывается то место, откуда был вызван этот сбойный участок. Это продолжается до самого «дальнего» по отношению к ошибке фрагмента кода.

Генерирование и обработка ошибок

Создание экземпляра объекта Error , то есть, выполнение команды вида new Error() , ни к каким особым последствиям не приводит. Интересные вещи начинают происходить после применения оператора throw , который генерирует ошибку. Как уже было сказано, если такую ошибку не обработать, выполнение скрипта остановится. При этом нет никакой разницы — был ли оператор throw использован самим программистом, произошла ли ошибка в некоей библиотеке или в среде выполнения языка (в браузере или в Node. js). Поговорим о различных сценариях обработки ошибок.

Конструкция try…catch

Блок try. catch представляет собой самый простой способ обработки ошибок, о котором часто забывают. В наши дни, правда, он используется гораздо интенсивнее чем раньше, благодаря тому, что его можно применять для обработки ошибок в конструкциях async/await .

Этот блок можно использовать для обработки любых ошибок, происходящих в синхронном коде. Рассмотрим пример.

Если бы в этом примере мы не заключили бы сбойную команду console. log(b) в блок try. catch , то выполнение скрипта было бы остановлено.

Блок finally

Иногда случается так, что некий код нужно выполнить независимо от того, произошла ошибка или нет. Для этого можно, в конструкции try. catch , использовать третий, необязательный, блок — finally . Часто его использование эквивалентно некоему коду, который идёт сразу после try. catch , но в некоторых ситуациях он может пригодиться. Вот пример его использования.

Асинхронные механизмы — коллбэки

Программируя на JavaScript всегда стоит обращать внимание на участки кода, выполняющиеся асинхронно. Если у вас имеется асинхронная функция и в ней возникает ошибка, скрипт продолжит выполняться. Когда асинхронные механизмы в JS реализуются с использованием коллбэков (кстати, делать так не рекомендуется), соответствующий коллбэк (функция обратного вызова) обычно получает два параметра. Это нечто вроде параметра err , который может содержать ошибку, и result — с результатами выполнения асинхронной операции. Выглядит это примерно так:

Если в коллбэк попадает ошибка, она видна там в виде параметра err . В противном случае в этот параметр попадёт значение undefined или null . Если оказалось, что в err что-то есть, важно отреагировать на это, либо так как в нашем примере, воспользовавшись командой return , либо воспользовавшись конструкцией if. else и поместив в блок else команды для работы с результатом выполнения асинхронной операции. Речь идёт о том, чтобы, в том случае, если произошла ошибка, исключить возможность работы с результатом, параметром result , который в таком случае может иметь значение undefined . Работа с таким значением, если предполагается, например, что оно содержит объект, сама может вызвать ошибку. Скажем, это произойдёт при попытке использовать конструкцию result. data или подобную ей.

Асинхронные механизмы — промисы

Для выполнения асинхронных операций в JavaScript лучше использовать не коллбэки а промисы. Тут, в дополнение к улучшенной читабельности кода, имеются и более совершенные механизмы обработки ошибок. А именно, возиться с объектом ошибки, который может попасть в функцию обратного вызова, при использовании промисов не нужно. Здесь для этой цели предусмотрен специальный блок catch . Он перехватывает все ошибки, произошедшие в промисах, которые находятся до него, или все ошибки, которые произошли в коде после предыдущего блока catch . Обратите внимание на то, что если в промисе произошла ошибка, для обработки которой нет блока catch , это не остановит выполнение скрипта, но сообщение об ошибке будет не особенно удобочитаемым.

В результате можно порекомендовать всегда, при работе с промисами, использовать блок catch . Взглянем на пример.

Асинхронные механизмы и try…catch

После того, как в JavaScript появилась конструкция async/await , мы вернулись к классическому способу обработки ошибок — к try. catch. finally . Обрабатывать ошибки при таком подходе оказывается очень легко и удобно. Рассмотрим пример.

При таком подходе ошибки в асинхронном коде обрабатываются так же, как в синхронном. В результате теперь, при необходимости, в одном блоке catch можно обрабатывать более широкий диапазон ошибок.

2. Генерирование и обработка ошибок в серверном коде

Теперь, когда у нас есть инструменты для работы с ошибками, посмотрим на то, что мы можем с ними делать в реальных ситуациях. Генерирование и правильная обработка ошибок — это важнейший аспект серверного программирования. Существуют разные подходы к работе с ошибками. Здесь будет продемонстрирован подход с использованием собственного конструктора для экземпляров объекта Error и кодов ошибок, которые удобно передавать во фронтенд или любым механизмам, использующим серверные API. Как структурирован бэкенд конкретного проекта — особого значения не имеет, так как при любом подходе можно использовать одни и те же идеи, касающиеся работы с ошибками.

В качестве серверного фреймворка, отвечающего за маршрутизацию, мы будем использовать Express. js. Подумаем о том, какая структура нам нужна для организации эффективной системы обработки ошибок. Итак, вот что нам нужно:

1. Универсальная обработка ошибок — некий базовый механизм, подходящий для обработки любых ошибок, в ходе работы которого просто выдаётся сообщение наподобие Something went wrong, please try again or contact us , предлагающее пользователю попробовать выполнить операцию, давшую сбой, ещё раз или связаться с владельцем сервера. Эта система не отличается особой интеллектуальностью, но она, по крайней мере, способна сообщить пользователю о том, что что-то пошло не так. Подобное сообщение гораздо лучше, чем «бесконечная загрузка» или нечто подобное.
2. Обработка конкретных ошибок — механизм, позволяющий сообщить пользователю подробные сведения о причинах неправильного поведения системы и дать ему конкретные советы по борьбе с неполадкой. Например, это может касаться отсутствия неких важных данных в запросе, который пользователь отправляет на сервер, или в том, что в базе данных уже существует некая запись, которую он пытается добавить ещё раз, и так далее.

Разработка собственного конструктора объектов ошибок

Здесь мы воспользуемся стандартным классом Error и расширим его. Пользоваться механизмами наследования в JavaScript — дело рискованное, но в данном случае эти механизмы оказываются весьма полезными. Зачем нам наследование? Дело в том, что нам, для того, чтобы код удобно было бы отлаживать, нужны сведения о трассировке стека ошибки. Расширяя стандартный класс Error , мы, без дополнительных усилий, получаем возможности по трассировке стека. Мы добавляем в наш собственный объект ошибки два свойства. Первое — это свойство code , доступ к которому можно будет получить с помощью конструкции вида err. code . Второе — свойство status . В него будет записываться код состояния HTTP, который планируется передавать клиентской части приложения.

Вот как выглядит класс CustomError , код которого оформлен в виде модуля.

Маршрутизация

Теперь, когда наш объект ошибки готов к использованию, нужно настроить структуру маршрутов. Как было сказано выше, нам требуется реализовать унифицированный подход к обработке ошибок, позволяющий одинаково обрабатывать ошибки для всех маршрутов. По умолчанию фреймворк Express. js не вполне поддерживает такую схему работы. Дело в том, что все его маршруты инкапсулированы.

Для того чтобы справиться с этой проблемой, мы можем реализовать собственный обработчик маршрутов и определять логику маршрутов в виде обычных функций. Благодаря такому подходу, если функция маршрута (или любая другая функция) выбрасывает ошибку, она попадёт в обработчик маршрутов, который затем может передать её клиентской части приложения. При возникновении ошибки на сервере мы планируем передавать её во фронтенд в следующем формате, полагая, что для этого будет применяться JSON-API:

Если на данном этапе происходящие кажется вам непонятным — не беспокойтесь — просто продолжайте читать, пробуйте работать с тем, о чём идёт речь, и постепенно вы во всём разберётесь. На самом деле, если говорить о компьютерном обучении, здесь применяется подход «сверху-вниз», когда сначала обсуждаются общие идеи, а потом осуществляется переход к частностям.

Вот как выглядит код обработчика маршрутов.

Полагаем, комментарии в коде достаточно хорошо его поясняют. Надеемся, читать их удобнее, чем объяснения подобного кода, данные после него.

Теперь взглянем на файл маршрутов.

В этих примерах с самими запросами ничего не делается. Тут просто рассматриваются разные сценарии возникновения ошибок. Итак, например, запрос GET /city попадёт в функцию const GET = req =>. , запрос POST /city попадёт в функцию const POST = req =>. и так далее. Эта схема работает и при использовании параметров запросов. Например — для запроса вида GET /city? startsWith=R . В целом, здесь продемонстрировано, что при обработке ошибок, во фронтенд может попасть либо общая ошибка, содержащая лишь предложение попробовать снова или связаться с владельцем сервера, либо ошибка, сформированная с использованием конструктора CustomError , которая содержит подробные сведения о проблеме.
Данные общей ошибки придут в клиентскую часть приложения в таком виде: