想写无Bug的安全代码?看防御性编程的艺术

为什么开发者不编写安全的代码?我们在这并不是要再一次讨论「整洁代码」。我们要从纯粹的实用观点出发,讨论软件的安全性和保密性。是的,因为不安全的软件不仅无用,而且还可怕。我们来看看什么是不安全的软件。

  • 1996年6月4日,欧洲航天局的 Ariane 5 Flight 501 在起飞后 40 秒被引爆。因为导航软件里的一个 bug,这个价值 10 亿美金的运载火箭不得不自毁。
  • 1991年2月25日,MIM-104 Patriot(爱国者)里的一个软件错误使它的系统每一百小时有三分之一秒的时钟偏移,导致定位拦截入侵导弹失败。结果伊拉克的飞毛腿导弹击中宰赫兰(沙特阿拉伯东北部城市)的一个美军军营,28 人死亡,100 多人受伤。
  • 其他案例,请参见《Bug 引发的 18 次重大事故》。

这应该能够说明编写安全软件的重要性了,尤其在特定的环境中。当然也包括其他用例中,我们也应该意识到我们的软件 bug 会导致什么后果。

防御性编程初窥

为什么我认为在特定种类的工程中,防御性编程是解决这些问题好办法?

抵御那些不可能的事,因为看似不可能的事也会发生。

防御性编程中有很多防御方式,这也取决于你的软件项目所需的「安全」级别和资源级别。

防御性编程是防御式设计的一种形式,用来确保软件在未知的环境中能继续运行。防御性编程的实践往往用于需要高可用性、安全性、保密性的地方。—— 维基百科

我个人相信这种方法适合很多人参与的大型、长期的项目。例如,一个需要大量维护的开源项目。

我们来探索一下我提出的关键点,来完成一个防御性编程的实现。

永远不要相信用户输入

设想你总是获取到你不想要的东西。因为像我们说过的,我们预期的是异常情况的出现,(所以)要时刻防备用户输入以及通常会传入你系统的东西,这是你成为一个防御性程序员的方法。试着做到尽可能的严格,确保输入的值就是你所期望的值。

进攻是最好的防守

设置白名单而不是黑名单。举个例子,当你验证图像扩展名时,不要检查非法的类型,而是检查合法的类型并排除其他类型。在 PHP 有无数的开源校验库可以让你的工作变简单。

进攻是最好的防守。共勉

数据库抽象化

OWASP Top 10 Security Vulnerabilities 排首位的是注入攻击。这意味着有些人(很多人)还没有使用安全的工具来查询数据库。请使用数据库抽象包或库。在 PHP 里你可以使用 PDO确保基本的注入攻击防范

不要重复发明轮子

你不用框架(或微框架)吗?好吧恭喜你,你喜欢毫无理由地做额外的工作。这并不仅跟框架有关,也意味着你可以方便地使用已经存在的、经过测试的、受万千开发者信任的、稳定的新特性,而不是你只为了自己从中受益而制作的东西。你自己创建方法的唯一原因是你需要的东西不存在,或存在但不符合你的需求(性能差、缺失特性等等)。

这就是所谓的智能代码重用。拥抱它吧。

不要相信开发者

防御性编程与防御性驾驶相关联。在防御性驾驶中,我们假设周围的每个人都可能犯错。所以我们要留意别人的行为。相同概念也适用于防御性编程,我们作为开发者不要相信其他开发者的代码。我们同样也不要相信我们的代码。

在很多人参与的大型项目中,我们有许多方式编写并组织代码。这也导致混乱甚至更多的 bug。这也是我们需要加强规范代码风格和代码检查的原因,让生活更轻松。

编写符合 SOLID 原则的代码

这是(防御性)编程最困难的部分——编写不糟糕的代码。这也是很多人知道并一直在讨论的,但没有人真正关心或将注意力和精力放在实现符合 SOLID 原则的代码上。

让我们看一些糟糕的例子

避免:未初始化的属性

在这个例子中,我们需要牢记签发付款前要先调用 setCurrency。这是很糟糕的事情,一个像这样的改变状态的操作(签发付款)不应该分两步来完成,且使用两个公开的方法。我们还可以用很多方法付款,但我们必须只有一个公开的方法来改变状态(对象不应该存在不一致的状态)。

在这个例子中,我们把它改进,将未初始化的属性封装进 Money 对象。

使它万无一失。不要使用未初始化的对象属性。

避免:在类的作用域外泄露状态

在这个例子中,Message 是通过引用传递的,两个实例的输出都是 “joe message”。一个解决方案是复制 Mailer 构造函数中的 message 对象。但是我们应该做的是试着使用(不可变的)值对象,而不是简单可变的 Message 对象。尽可能使用不可变的对象。

编写测试

这点我们很还需要再说吗?编写单元测试可以帮助你秉承一般的原则,比如高内聚、单一职责、低耦合和正确的对象组合。它不仅帮助你测试小的单元用例,也能测试你组织对象的方式。确实,当测试你的小功能时,你会清晰的看到你需要测试多少情况和需要模拟多少对象,来达到 100% 的覆盖率。

结论

希望你喜欢这篇文章。记住这些仅仅是建议而已,由你决定何时、何处以及是否应用。

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关于作者:一杯哈希不加盐「孙腾浩」

毕业于郑州大学软件工程专业,身为 Java 程序猿却同样热爱着 JavaScript 。为了兴趣而写代码,做自己喜欢做的事。Keep coding ... Stay Cool ... 个人主页 · 我的文章 · 30 ·    

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