Устранение ошибок мобильных приложений: экспертные стратегии отладки

С учетом экспоненциального роста использования смартфонов и широкого спектра приложений, разработанных для различных целей, эффективные стратегии отладки имеют решающее значение для разработчиков, позволяющих эффективно выявлять и устранять ошибки в мобильных приложениях. В этой статье мы рассмотрим экспертные стратегии отладки от общих до сложных проблем, которые могут помочь разработчикам эффективно устранять ошибки мобильных приложений и обеспечивать бесперебойную работу своих приложений.

Я привожу примеры решений для уязвимостей мобильных приложений, не ссылаясь на конкретные приложения. Это связано с тем, что мне нужно убедиться, что у меня есть явное письменное согласие от владельца приложения или соответствующих заинтересованных сторон, прежде чем использовать какое-либо конкретное приложение для отладки.

Хотя преднамеренно уязвимые приложения доступны для образовательных целей, они могут не охватывать все аспекты уязвимостей мобильных приложений.

Понимание типов ошибок мобильных приложений:

Если вы разрабатываете приложения для популярных ОС, таких как iOS и Android, важно понимать распространенные приложения и сложные ошибки, а также их решения.

:::предупреждение Обратите внимание, что коды, представленные здесь, предназначены только для иллюстрации, проверьте их перед внедрением в свою программу с помощью практики безопасного кодирования. Тем не менее, все коды тщательно тестируются, чтобы убедиться, что они работают. Если у вас возникнут какие-либо проблемы, напишите в разделе комментариев.

:::

Вот некоторые из них.

1. Распространенные ошибки:

Исключение нулевого указателя (NPE)

Это наиболее распространенная ошибка времени выполнения в Java/Kotlin (Android), которая возникает, когда вы по ошибке используете объект, который не был должным образом инициализирован, или когда вы пытаетесь получить доступ к свойству или методу объекта, который имеет значение null. При разработке приложения для Android с использованием Java или Kotlin существует очень много распространенных сценариев, которые могут привести к исключениям нулевого указателя (NPE).

Например:

Пример Котлина:

class Person(val name: String)

class Address(val person: Person?)

class Mobile(val address: Address?)

fun main() {
    val mobile = Mobile(null)
    val personName = mobile.address?.person?.name // Throws NPE at multiple levels
}

Решение в Котлине:

fun main() {
    val mobile = Mobile(null)
    val personName = mobile.address?.person?.name // Safely access with null checks at multiple levels
    // Handle the null case appropriately
}

Как в Java, так и в Kotlin исключения нулевого указателя (NPE) могут возникать в сложных сценариях, когда задействовано несколько уровней ссылок на объекты, и любой из них может быть нулевым.

:::подсказка Чтобы эффективно справляться с такими ситуациями, вы можете реализовать несколько проверок на нуль на каждом уровне, чтобы гарантировать, что все объекты не являются нулевыми, прежде чем обращаться к их свойствам или вызывать для них методы.

:::

Такой подход помогает предотвратить NPE и обеспечивает качественную обработку ошибок в вашем коде.

Ошибка утечки памяти в Swift (iOS):

Утечки памяти в Swift (iOS) происходят, когда объекты не освобождаются из памяти должным образом, что приводит к потенциальным проблемам с потреблением памяти. Это может произойти при наличии циклов строгих ссылок, когда объекты содержат строгие ссылки друг на друга, предотвращая их освобождение, даже если они больше не нужны.

:::подсказка Одним из распространенных сценариев является использование замыканий или блоков, которые сильно захватывают self, например, с обратными вызовами Timer или NotificationCenter. Чтобы исправить утечку памяти, в замыканиях или блоках можно использовать слабые ссылки на self, а объекты должны быть должным образом аннулированы или удалены, когда они больше не нужны.

:::

Пример:

class ViewController: UIViewController {
    var timer: Timer?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        startTimer()
    }

    func startTimer() {
        // Create a strong reference cycle
        timer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 1.0, repeats: true, block: { [weak self] (_) in
            // Update UI
            self?.updateUI()
        })
    }

    func updateUI() {
        // Update UI
    }

    deinit {
        // Timer is not invalidated, leading to a memory leak
        // Uncomment the following line to fix the memory leak
        // timer?.invalidate()
    }
}

Пояснение:

В этом примере Timer создается с использованием метода Timer.scheduledTimer(withTimeInterval:repeats:block:) и Timer имеет сильную ссылку на объект ViewController из-за захваченного self в замыкании. Если ViewController будет закрыт или освобожден до того, как таймер станет недействительным, это вызовет утечку памяти, поскольку ViewController не будет освобожден из памяти, что в конечном итоге приведет к потенциальным проблемам с потреблением памяти. .

Решение в Swift:

Чтобы исправить утечку памяти, вы можете использовать слабую ссылку на себя в замыкании, чтобы разорвать цикл сильной ссылки. Вот обновленная версия кода:

class ViewController: UIViewController {
    var timer: Timer?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        startTimer()
    }

    func startTimer() {
        // Use a weak reference to self to avoid strong reference cycle
        timer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 1.0, repeats: true, block: { [weak self] (_) in
            // Update UI
            self?.updateUI()
        })
    }

    func updateUI() {
        // Update UI
    }

    deinit {
        // Invalidate the timer to avoid memory leak
        timer?.invalidate()
    }
}

:::подсказка Используя [weak self] в замыкании, мы создаем слабую ссылку на self, предотвращая цикл сильных ссылок и потенциальные утечки памяти. Кроме того, в методе deinit элемента ViewController мы вызываем timer?. Invalidate(), чтобы убедиться, что таймер недействителен и правильно сброшен при освобождении контроллера представления, что предотвращает утечку памяти.

:::

Ошибка проверки ввода в JavaScript (React Native):

Ошибки проверки ввода в JavaScript (React Native) возникают, когда вводимые пользователем данные не проверяются должным образом перед применением в приложении, что может вызвать проблемы с безопасностью, непредвиденные ошибки или проблемы в приложении. Важно тщательно проверять или проверять вводимые пользователем данные, чтобы защитить пользовательские данные и предотвратить такие проблемы, как повреждение данных, атаки или сбои, и это следует делать для всех вводимых пользователями данных (таких как поля формы, запросы API и взаимодействие с пользователем). чтобы убедиться, что приложение безопасно и работает правильно.

Пример ошибки при комплексной проверке ввода электронной почты:

Предположим, что ваша система проверяет адрес электронной почты, введенный пользователем в форме регистрации. Пользователь вводит адрес электронной почты "example@example.com". Ваш код проверки электронной почты соответствует введенному им шаблону регулярного выражения /^[A-Z0-9._%+-]+@[A-Z0-9.-]+.[A-Z]{2,}$ /i, который правильно идентифицирует ввод как действительный адрес электронной почты вашей системой.

Но предположим, что в вашем коде есть ошибка, которая неправильно обрабатывает символы Unicode в адресе электронной почты, тогда пользователь вводит адрес электронной почты с нелатинским символом (например, «משלוח@דואר.ישראל»). Этот ввод также соответствует шаблону регулярного выражения, но ваш код может не распознать его как действительный адрес электронной почты из-за символов Unicode.

const isEmailValid = (email) => {
  const regex = /^[A-Z0-9._%+-]+@[A-Z0-9.-]+.[A-Z]{2,}$/i; // Email format regex
  const blacklistedDomains = ['example.com', 'test.com']; // Blacklisted domains

  if (!email.match(regex)) return false;

  const domain = email.split('@')[1];
  if (blacklistedDomains.includes(domain)) return false;

  return true;
};

// Usage
const email = 'test@example.com'; // Valid email
const isValid = isEmailValid(email);
console.log(isValid); // Output: true

Решение:

Чтобы исправить ошибку такого рода, вы можете изменить шаблон регулярного выражения, чтобы разрешить использование символов Unicode в локальной и доменной частях адреса электронной почты. Вы также можете использовать библиотеку или службу, которая помогает в процессах проверки электронной почты и более точно обрабатывает сложные входные данные, подобные этому (упомянутому выше).

Ошибки сетевого подключения:

Пояснение:

Ошибка сетевого подключения возникает, когда приложению не удается установить или поддерживать соединение с удаленным сервером или API, что в конечном итоге приводит к сбоям или ошибкам, связанным с сетью.

Пример (Java – Android):

URL url = new URL("https://api.example.com/data");
URLConnection connection = url.openConnection();
InputStream inputStream = connection.getInputStream();
// Network connection error - handle IOException

Решение. Чтобы исправить ошибки сетевого подключения, убедитесь, что вы правильно обрабатываете связанные с сетью сбои в своем приложении на этапах тестирования. Внедрите надлежащие механизмы обработки ошибок (такие как повторение неудачных запросов, отображение сообщений об ошибках и обработка тайм-аутов). Вы можете использовать библиотеки мониторинга сети или встроенные API, чтобы обнаруживать изменения в сетевом подключении и предоставлять соответствующую обратную связь пользователям.

Это несколько примеров распространенных ошибок мобильного приложения, но иногда вы можете заметить очень сложные ошибки. Вот несколько примеров:

2. Сложные ошибки:

Проблемы с многопоточностью:

Термин "многопоточность" относится к одновременному выполнению нескольких задач без изменения производительности конкретных приложений. Иногда такие проблемы, как условия гонки, взаимоблокировки и т. д., могут вызывать проблемы. Вот пример:

Проблема:

Проблемы с одновременным доступом к общим ресурсам (например, условия гонки или взаимоблокировки) приводят к непредвиденному поведению приложения или сбоям.

Решение:

Внимательно проверьте код приложения на наличие мест, где разные части приложения могут пытаться одновременно использовать одни и те же функции, а затем убедитесь, что они правильно работают вместе. Вы можете использовать соответствующие инструменты, такие как блокировки, семафоры или специальные операции, чтобы убедиться, что все работает гладко и ничего не застревает и не путается. Используйте безопасные способы работы с общими вещами, такими как специальные структуры данных или библиотеки, предназначенные для одновременной работы с несколькими частями приложения. Например, в iOS вы можете использовать что-то под названием Grand Central Dispatch (GCD) помочь с этим.

Вот пример того, как вы можете использовать GCD для одновременного выполнения нескольких задач без каких-либо проблем:

let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.concurrentQueue", attributes: .concurrent)

func performConcurrentOperations() {
    concurrentQueue.async {
        // Perform concurrent operation 1
    }

    concurrentQueue.async {
        // Perform concurrent operation 2
    }

    concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
        // Perform concurrent operation 3 with a barrier to synchronize
        // access to shared resources
    }

    concurrentQueue.async {
        // Perform concurrent operation 4
    }
}

Уязвимости в системе безопасности приложения

Уязвимости безопасности мобильного приложения могут позволить злоумышленникам получить несанкционированный доступ к данным приложения. Эти уязвимости могут оставаться незамеченными в течение значительного времени и могут возникать из-за сложных проблем, таких как неправильная обработка конфиденциальных данных, небезопасная связь или отсутствие надлежащей проверки подлинности и авторизации во время разработки приложения.

Проблема:

Неправильное обращение с конфиденциальными данными в Swift(iOS).

Решение:

Внедрите надлежащее шифрование и безопасное хранение конфиденциальных данных (таких как учетные данные пользователя, ключи API и личная информация). Вот пример использования связки ключей для безопасного хранения конфиденциальных данных в Swift для iOS:

// Implement secure storage of sensitive data using Keychain in iOS
import Security

let password = "my_password"
let service = "com.example.myapp"
let account = "user@example.com"

let passwordData = password.data(using: .utf8)

let query: [String: Any] = [
    kSecClass as String: kSecClassGenericPassword,
    kSecAttrService as String: service,
    kSecAttrAccount as String: account,
    kSecValueData as String: passwordData!
]

let status = SecItemAdd(query as CFDictionary, nil)

if status == errSecSuccess {
    print("Password added to Keychain successfully")
} else {
    print("Failed to add password to Keychain")
}

Примечание. Чтобы протестировать код, выполните следующие действия:

:::подсказка * Скопируйте и вставьте приведенный выше код в новую игровую площадку Xcode или новый файл Swift в вашем проекте Xcode. * Добавьте необходимый оператор импорта для платформы безопасности вверху файла:

java импорт безопасности * Попробуйте изменить значения пароля, переменных учетной записи и службы, чтобы они соответствовали потребностям вашего приложения. * Затем попробуйте запустить код и проверьте вывод консоли, чтобы убедиться, что пароль был успешно добавлен в связку ключей. Если да, то готово!

Если пароль успешно добавлен, вы увидите сообщение "Пароль успешно добавлен в связку ключей" в консоли, в противном случае вы увидите сообщение "Не удалось добавить пароль в связку ключей"< /сильный>. Код лучше запускать на физических устройствах iOS, а не в виртуальном симуляторе.

:::

Проблема:

Небезопасное общение

Решение:

Используйте безопасные протоколы связи (например, HTTPS) для передачи конфиденциальных данных по сети. Вот пример использования HTTPS для безопасного обмена данными на Java для Android:

// Implement HTTPS for secure communication in Android
URL url = new URL("https://example.com/api");
HttpsURLConnection connection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
connection.setRequestMethod("GET");
connection.setConnectTimeout(5000);

int responseCode = connection.getResponseCode();
if (responseCode == HttpsURLConnection.HTTP_OK) {
    // Read response from server
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
    String line;
    StringBuilder response = new StringBuilder();
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        response.append(line);
    }
    reader.close();

    // Process response
    String jsonResponse = response.toString();
    // ...
} else {
    // Handle error
}

Примечание. Внимательно выполните следующие действия, чтобы протестировать этот код:

:::подсказка * Во-первых, попробуйте заменить "https://example.com/api" в коде своим собственным HTTPS. URL-адрес конечной точки, который вы хотите протестировать в своем приложении. * Затем создайте и запустите код на устройстве Android или вы также можете использовать хороший эмулятор. * Попробуйте проверить выходные данные журнала на наличие ошибок или исключений, а затем для подтверждения безопасного соединения убедитесь, что код ответа HTTP_OK (200). * Прочитайте и обработайте ответ сервера по мере необходимости, и если код ответа не HTTP_OK, попытайтесь обработать ошибку соответствующим образом в соответствии с требованиями вашего приложения. * Вы можете использовать инструмент (например, Wireshark) для проверки безопасности соединения HTTPS путем захвата и анализа сетевого трафика. В процессе тестирования убедитесь, что трафик зашифрован и что сертификат сервера действителен.

P.S. На этапе тестирования вы должны использовать свои собственные тестовые серверы для защиты конфиденциальных данных приложения.

:::

Вывод:

Для исправления ошибок в мобильных приложениях требуются экспертные стратегии отладки, которые включают использование подходящих инструментов, различных методов и опыта для выявления и устранения проблем в коде, чтобы приложение функционировало правильно. Для разработчиков важно регулярно обновлять и поддерживать свои приложения, следуя рекомендациям, таким как проверка ввода, обработка исключений, управление памятью, оптимизация производительности, подключение к сети и меры безопасности. Чтобы обеспечить бесперебойную работу пользователей, важно быть в курсе последних событий и активно обрабатывать ошибки. Благодаря системному подходу и вниманию к деталям разработчики приложений могут преодолевать трудности и создавать высококачественные мобильные приложения для различных целей. Отладка мобильных приложений может быть приятным занятием. Удачной отладки!