80分钟100分，83行代码决赛优秀选手如何解题？

2022-01-30 22:50:03

本次大赛最后一道题考验的是参赛者的Debug能力，最好对基于springboot的spring webflux(至少是spring mvc)，spring security有一定了解，可以省去很多在比赛过程中查找资料的时间。

下面站在一个对上述架构不那么熟悉的角度, 按步骤讲解debug思路. 对于以后了解spring全家桶还是很有帮助的。

第一步

Bug1

ReactiveWebSocketHandlerTest单元测试调试，首先执行单元测试，查看执行结果。

调用栈从上向下分析，看到是一个EOF错误，即流在读取完毕后仍然尝试读取，找到错误栈中最近的com.aliyun.code83开头的源代码上下文。

private static CheckedFunction<DataInputStream, String> charsetNameDecoder = (DataInputStream input) -> {

        byte[] charsetNameBytes = input.readNBytes(input.readByte()); //源代码第100行

        if (charsetName.get() == null) {
            charsetName.set(new String(charsetNameBytes, ISO_8859_1));
        }

        return charsetName.get();
    };

可以看到错误出在第100行的input.readByte()中，但是在上文中并没有其他的input操作，说明这个流在传入时就已经被读光了，顺着错误栈继续向上找，Utils的89行上下文。

public static String decodeMessage(byte[] rawMessage) {
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(rawMessage);
        DataInputStream dis = new DataInputStream(in);

        try {
            return new String(dis.readAllBytes(), charsetNameDecoder.apply(dis)); //源代码第89行
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return String.format("%s<_>-<_>.", e.getClass().getSimpleName()); // 此行勿动，影响评分
        }
    }

从89行可以看到：

charsetNameDecoder.apply(dis) 报了错，原因是new String的第一个参数dis.readAllBytes()已经把数据读完了，这里我们需要大概分析一下这部分代码的功能。

new String如果传入2个参数的话，第一个参数bytes[]是对应内容的byte数组，而第二个参数是字符集。这里看起来无论是字符串内容还是字符集都来自于input输入流，通过charsetNameDecoder逻辑来看，先通过input.readByte读出一个长度N来，在通过readNBytes读出长度N的部分解析出字符集，再把剩余的部分读出来按照字符集进行字符串构建。

如果完整读过所有代码的话，也可以从ReactiveWebSocketHandler的javadoc上看到包的格式，这里也体现出javadoc的重要性，做题前也许代码不用读完，但是尽量把javadoc都过一下。

/**
 * 二进制包格式
 * byte 字符集长度; n1
 * byte[n1] 字符集数据； n1 = 字符集长度
 * byte[n2] 有效数据；n2 = 包总长度 - n1 - 1
 */
@Component("ReactiveWebSocketHandler")
public class ReactiveWebSocketHandler implements WebSocketHandler {
...

这里问题明显出89行上, readAllBytes提前把所有数据都读完了, 所以代码调整如下

    public static String decodeMessage(byte[] rawMessage) {
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(rawMessage);
        DataInputStream dis = new DataInputStream(in);

        try {
            //先从流中前部分读出字符集, 剩下的再通过readAllBytes读出
            final String charset = charsetNameDecoder.apply(dis);
            
            return new String(dis.readAllBytes(), charset);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return String.format("%s<_>-<_>.", e.getClass().getSimpleName()); // 此行勿动，影响评分
        }
    }

重新运行单元测试，发现ReactiveWebSocketHandlerTest已经没有错误了 (至少满足的unit test的判断期望, 业务上是否有错误未必)。

行第二个单元测试Round4ApplicationTests，看起来是空的，直接成功下一个。

Bug2

执行第三个单元测试UtilsTest。

执行失败，看起来是一个字符串处理的逻辑，而处理的结果不太对。

下面观察一下测试用例：

Triplet.with(
        "提取普通文本",
        "Welcome to <pre>DevStudio</pre>",
        "Welcome to DevStudio"
),
Triplet.with(
        "提取CJK文本",
        "有<i>对象</i>了么? 别慌, 送你一个! 领取请加钉钉群: <quote>35991139</quote>",
        "有对象了么? 别慌, 送你一个! 领取请加钉钉群: 35991139"
),
Triplet.with(
        "提取Tag文本",
        "<p>Cosy 提效补全用过没, 还能搜搜搜 https://developer.aliyun.com/tool/cosy</p>",
        "Cosy 提效补全用过没, 还能搜搜搜 https://developer.aliyun.com/tool/cosy"
),
Triplet.with(
        "提取嵌套tag文本",
        "<blockquote><p>401?!! 不要慌，不要急，App Observer 帮助您~ https://help.aliyun.com/document_detail/326231.html 了解一下</p></blockquote>",
        "401?!! 不要慌，不要急，App Observer 帮助您~ https://help.aliyun.com/document_detail/326231.html 了解一下"
),
Triplet.with(
        "万圣节惊喜小剧场",
        "<happy>碧油鸡全部退散, 颈腰椎早日康复! </happy>贼真诚",
        "碧油鸡全部退散, 颈腰椎早日康复! 贼真诚"
)

从每个用例可以看出，似乎对于处理逻辑的期望是把所有中括号里的元素去掉，就像消除html节点定义，只保留文本内容一样。下面观察一下实际被测试的方法：

private static final Pattern REGULAR_HTML_TAG = Pattern.compile("<(?<tag>.*)>");

public static String stripHtmlTag(String html) {

    if (ObjectUtils.isEmpty(html)) {
        return null;
    }

    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    final Matcher matcher = REGULAR_HTML_TAG.matcher(html);
    while (matcher.find()) {
        matcher.appendReplacement(builder, Strings.EMPTY);
        if (log.isDebugEnabled()) {
            log.debug("remove tag {}", matcher.group("tag"));
        }
    }
    return builder.toString();
}

的确, 从整体逻辑看起来是通过正则匹配一对<>, 并替换成空的逻辑. 首先分析最上面定义的正则表达式, 乍一看是OK的, 匹配两端为<>的任意字符.* , ?是给匹配分组命名用的, 对于匹配无直接作用, 是replace时作为group的key对待, 这个具体可以查正则相关文档. 但是UT执行明显有错, 我们把一个用例字符串用这个正则匹配看看

可以看到，正则匹配从第一个<直接到了最后结尾的>，所以执行结果就是整句话替换还剩一个"有"字。这里涉及到正则的贪婪匹配问题，默认为贪婪的，尽可能匹配更多内容，而取消贪婪的做法是在匹配规则后面加一个问号？变成

private static final Pattern REGULAR_HTML_TAG = Pattern.compile("<(?<tag>.*?)>");

bug3

改掉后再执行一次UT

看起来好多了! 只有一个错误了，现在来分析一下为什么错。

public static String stripHtmlTag(String html) {

    if (ObjectUtils.isEmpty(html)) {
        return null;
    }

    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    final Matcher matcher = REGULAR_HTML_TAG.matcher(html);
    while (matcher.find()) {
        matcher.appendReplacement(builder, Strings.EMPTY);
        if (log.isDebugEnabled()) {
            log.debug("remove tag {}", matcher.group("tag"));
        }
    }
    return builder.toString();
}

从循环上看，对于html进行tag匹配，找到的话向builder里写入新字符串，而新字符串的内容是截止到匹配部分位置的文本，并且把<(?.*?)>替换为空。针对 "碧油鸡全部退散, 颈腰椎早日康复! 贼真诚" 这个用例。

第一次匹配内容是<happy>，向builder里写入替换文本为空；
第二次匹配的部分是碧油鸡全部退散，颈腰椎早日康复! </happy>，向builder里追加后的内容是"碧油鸡全部退散，颈腰椎早日康复!"
第三次while过来，因为没有新的<.*>内容, 直接结束循环，return了！所以问题出在这里，需要把剩下的部分"贼真诚"补进来。

于是代码调整如下：

public static String stripHtmlTag(String html) {
    if (ObjectUtils.isEmpty(html)) {
        return null;
    }

    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    final Matcher matcher = REGULAR_HTML_TAG.matcher(html);
    while (matcher.find()) {
        matcher.appendReplacement(builder, Strings.EMPTY);
        if (log.isDebugEnabled()) {
            log.debug("remove tag {}", matcher.group("tag"));
        }
    }

    matcher.appendTail(builder);
    
    return builder.toString();
}

增加appendTrail，把剩下的部分补进来。运行单元测试, 一切OK！

其实，这里还有个简单写法：

public static String stripHtmlTag(String html) {
    if (ObjectUtils.isEmpty(html)) {
        return null;
    }

    return html.replaceAll("<.*?>", "");
}

不过, 既然改bug，那尽量保留原有逻辑为好。

第二步

下面我们开始进行业务调试，按照README提示运行。/round4. 开场就挂了，看到提醒需要启动服务才行。

找到带@SpringBootApplication注解的main方法，这是spring boot程序标准的启动入口，启动, run/debug都可，如果想要断点调试的话, 用debug。

Bug4

再次执行./round4

Step1看起来没啥错，Step2出现错误，看起来是期望动态添加一个用户reporter，失败了，错误消息是缺少CSRF请求头，如果用过spring security (无论在spring MVC还是spring Webflux)的话, 在安全配置里面可能会留下印像，就是对csrf的配置。这里看到round4客户端似乎请求中不带有csrf的token，那我们只能改服务了。

注: CSRF百度一下可以了解它的作用,目的和基本机制，spring security有原生实现，只要通过配置处理就好，csrf功能默认是开启的。

找到安全配置的类WebSecurityConfig，调整配置如下：

@Bean
public SecurityWebFilterChain securityFilterChain(ServerHttpSecurity http) {
    return http
            .headers().disable()
            .authorizeExchange()
            .pathMatchers("/endpoints").hasAnyRole("USER")
            .pathMatchers("/users").hasAnyRole("admin")
            .pathMatchers("/ws/test").hasAnyRole("TEST") // 该行勿改动，否则影响评分
            .pathMatchers("/ws/**").hasAnyRole("admin")
            .anyExchange().authenticated()
            .and()
            .httpBasic()
            .and()
            .formLogin().disable()
            //加入这一行
            .csrf().disable()
            .build();
}

bug5

重启服务, 再次执行./round4

第二步又挂了，但是错误内容变了，变成了401，看描述是身份凭证不对，错误日志很贴心的打出了错误凭证内容，是basic auth方式，后面有一串字符。

一看=结尾的乱码字符，会比较容易联想到base64。随便找个base64解密工具，把这串文字放进去。

解出来一看，很典型的账号:密码格式，也就是尝试用admin / admin123 作为账号密码处理失败了。回到WebSecurityConfig类检查配置

@Bean
public MapReactiveUserDetailsService userDetailsService() {
    UserDetails user = User.builder()
            .username("user")
            .password("{noop}user")
            .roles("USER")
            .build();
    UserDetails admin = User.builder()
            .username("admin")
            .password("{noop}admin")
            .roles("ADMIN")
            .build();
    return new MapReactiveUserDetailsService(user, admin);
}

看到admin的配置password似乎是admin，至于{noop}是什么意思，如果有精力调试的话，可以跟进去看下，UserDetailService对于密码管理是使用一个PasswordEncoder接口来处理的，因为输入密码时虽然时明文，但是安全起见密码在数据库中要混淆过才可以存储，否则数据库数据泄露的话后果是灾难性的。而PasswordEncoder有很多的实现类，UserDetailService默认使用的是一个叫做DelegatingPasswordEncoder的类，它会根据情况把明文交给不同的PasswordEncoder处理成密文匹配，而这个"情况"就是前面大括号的内容。下面是DelegatePasswordEncoder注册的各种混淆算法。

public final class PasswordEncoderFactories {
    private PasswordEncoderFactories() {
    }

    public static PasswordEncoder createDelegatingPasswordEncoder() {
        String encodingId = "bcrypt";
        Map<String, PasswordEncoder> encoders = new HashMap();
        encoders.put(encodingId, new BCryptPasswordEncoder());
        encoders.put("ldap", new LdapShaPasswordEncoder());
        encoders.put("MD4", new Md4PasswordEncoder());
        encoders.put("MD5", new MessageDigestPasswordEncoder("MD5"));
        encoders.put("noop", NoOpPasswordEncoder.getInstance());
        encoders.put("pbkdf2", new Pbkdf2PasswordEncoder());
        encoders.put("scrypt", new SCryptPasswordEncoder());
        encoders.put("SHA-1", new MessageDigestPasswordEncoder("SHA-1"));
        encoders.put("SHA-256", new MessageDigestPasswordEncoder("SHA-256"));
        encoders.put("sha256", new StandardPasswordEncoder());
        encoders.put("argon2", new Argon2PasswordEncoder());
        return new DelegatingPasswordEncoder(encodingId, encoders);
    }
}

可以看到，noop对应的是一个叫NoOpPasswordEncoder的实例，也就是no operation，明文拿来什么都不干直接明文存储或比较，所以这样也方便了我们修改。

总之{noop}可以看不明白是怎么回事，但是看不明白的东西不要碰，只碰明白的，admin还是认识的改成{noop}admin123。

Bug6

重启服务，再次执行./round4

Step2又换个错误继续挂....

这次看到错误是权限错误了，但是到底需要什么权限，从这里看不出来。这时候我们回到Web服务的控制台找线索

看到服务日志中，尝试调用POST /users后，报出了一个403错误，应该跟round4的错误对的上的，也就是说可能是/users接口权限有问题，回到代码查看

public class WebSecurityConfig {

    @Bean
    public SecurityWebFilterChain securityFilterChain(ServerHttpSecurity http) {
        return http
                .headers().disable()
                .authorizeExchange()
                .pathMatchers("/endpoints").hasAnyRole("USER")
                .pathMatchers("/users").hasAnyRole("admin")
                .pathMatchers("/ws/test").hasAnyRole("TEST") // 该行勿改动，否则影响评分
                .pathMatchers("/ws/**").hasAnyRole("admin")
                .anyExchange().authenticated()
                .and()
                .httpBasic()
                .and()
                .formLogin().disable()
                .csrf().disable()
                .build();
    }

    @Bean
    public MapReactiveUserDetailsService userDetailsService() {
        UserDetails user = User.builder()
                .username("user")
                .password("{noop}user")
                .roles("USER")
                .build();
        UserDetails admin = User.builder()
                .username("admin")
                .password("{noop}admin123")
                .roles("ADMIN")
                .build();
        return new MapReactiveUserDetailsService(user, admin);
    }

}

从配置中看，admin账号具备一个角色叫做"ADMIN"，而上面/users接口的配置是需要权限"admin"。这个不像数据库对大小写不敏感，身份权限这么严谨的东西，一个字母都不能差，把上面的admin全都改成大写ADMIN。

Bug7

重启服务再试

可喜可贺! Step2 跑通了，不管它干了啥，总之是跑通了! 然后处理Step3，又是权限问题，但是我们不知道到底是什么问题，如果账号密码错误的话是401，而且reporter是Step2动态加进去的，要是密码对不上那也没办法调整。

从刚才Step2调试经验来看，403 Forbidden的原因很可能出在权限上面，但是我们也不知道reporter的权限是啥，这时候就要给/users打个断点了，看看Step2到底放进来了个啥。

找到Round4Controller，addUser方法打个断点，执行./round4

看到Step2调用接口是参数username是reporter，密码是reporter，还有一个特别的字段，叫做authorities，内容是ROLE_REPORTER，看起来很可疑，似乎是给这个用户赋予权限。

而Step3调用的接口是/ws/DevStudio、/ws/Cosy、WebSecurityConfig中匹配的规则是

.pathMatchers("/ws/**").hasAnyRole("ADMIN")

目前服务器的配置来看，只有ADMIN角色可以访问，那就需要给它开后门了，看看hasAnyRole是个数组类型参数，追加一个值"ROLE_REPORTER"

.pathMatchers("/ws/**").hasAnyRole("ADMIN","ROLE_REPORTER")

再试，这次应该成.....又挂了! 错误还是一样?

那就是说刚才添加的角色不对?

这时候观察一下配置，其他的角色都叫ADMIN、USER、TEST就是这个前面加了个ROLE_很奇怪，而且在POST /users中，这个值放在一个叫做authorities的数组里名字很宽泛，没有特指Role，会不会像刚才的{noop}ADMIN123一样，前面的ROLE_是一个潜规则？如果是个PERMISSION_之类的话就是权限了？那这么说这个角色可能就是叫做REPORTER，重新调整配置

.pathMatchers("/ws/**").hasAnyRole("ADMIN", "REPORTER")

再试! 可喜可贺, 有变化了! 而且提示可以打分了，调用./round4 --submit，无视掉三个灵魂问题后，总算有分数了，但是明显问题多多。看来，只是走通了，但是结果不尽如人意。

Bug8

重新执行./round4 观察输出，可以看到满里面乱码，而且几乎没有一个正常的中文，结合前面Unit Test调试，可以猜测这可能跟字符集处理有关，也就是Utils那个类应该还是有bug。

这时候从输出也大概能看出来些这个程序的目的了, 似乎是接受round4的请求, 输出一些文本。而这些业务接口入口就是/ws/**。

开始寻找/ws/**到底是怎么映射到这些方法的，首先在WebConfig找到可疑方法

    @Autowired
    @Qualifier("ReactiveWebSocketHandler")
    private WebSocketHandler webSocketHandler;

    @Bean
    public Map<String, WebSocketHandler> webSocketUrlMap() {
        return Utils.randomWords(3)
                .stream()
                .map(w -> "/ws/" + w)
                .collect(Collectors.toMap(Function.identity(), w -> webSocketHandler));
    }

似乎注册了一个Map类型的Bean，key是/ws开头的地址，value是WebSocketHandler，而 WebSocketHandler 的定义中，声明了在 spring 容器中，它的名字是ReactiveWebSocketHandler。接着全文寻ReactiveWebSocketHandler 文本，发现另一个可疑的类。

@Component("ReactiveWebSocketHandler")
public class ReactiveWebSocketHandler implements WebSocketHandler {
    @Override
    public Mono<Void> handle(WebSocketSession session) {
        return session.send(
                session.receive()
                        .map(WebSocketMessage::getPayload)
                        .map(getBufferConverter())
                        .map(Utils::decodeMessage)
                        .map(Utils::stripHtmlTag)
                        .log()
                        .map(session::textMessage));
    }

    private Function<DataBuffer, byte[]> getBufferConverter() {
        final byte[] buffer = new byte[1024];
        return (DataBuffer dataBuffer) -> {
            int length = dataBuffer.readableByteCount();
            dataBuffer.read(buffer, 0, length);
            return buffer;
        };
    }
}

看起来很有关系，handle方法看起来是处理文本的，至于Mono是什么，baidu一下和WebFlux有关，也许不是太懂，但是看着一连串的map方法，如果java8的特性熟悉的话，很像Collections.stream()后面或者Optional类中。map的使用方法，是一连串的映射逻辑，从方法名大概猜想各自的功能：

WebSocketMessage::getPayload 获得请求体；
getBufferConverter() 转换成个buffer；
Utils::decodeMessage 解码；
Utils::stripHtmlTag 去掉tag；
log() 打印日志；
session::textMessage 向会话输出文本；

其中1，6都是spring的方法，出bug的可能性微乎其微，log一般也出不了啥错，问题可能就在2,3,4上面。

首先乱码一大片，感觉少不了decodeMessage的干系，分析源代码：

    public static String decodeMessage(byte[] rawMessage) {
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(rawMessage);
        DataInputStream dis = new DataInputStream(in);

        try {
            final String charset = charsetNameDecoder.apply(dis);

            return new String(dis.readAllBytes(), charset);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return String.format("%s<_>-<_>.", e.getClass().getSimpleName()); // 此行勿动，影响评分
        }
    }

    private static final ThreadLocal<String> charsetName = new ThreadLocal<>();

    private static final CheckedFunction<DataInputStream, String> charsetNameDecoder = (DataInputStream input) -> {

        byte[] charsetNameBytes = input.readNBytes(input.readByte());

        if (charsetName.get() == null) {
            charsetName.set(new String(charsetNameBytes, ISO_8859_1));
        }

        return charsetName.get();
    };

这两个类做过Unit Test，说明硬伤不大，但是代码行数不多，慢慢分析。

decodeMessage逻辑相对清晰，看起来没大问题，那继续看charsetNameDecoder。

charsetNameDecoder很特别的是用了一个ThreadLocal来存储信息，而WebSocket是不是每次请求都用新的线程来处理也许不清楚，会不会因为线程池重用导致ThreadLocal被污染也不那么清楚，但是至少我费劲解析出了charset，仅因为threadlocal存在数据就不用我解析的了就不太对啊。

从这代码上的意思看起来像，如果能解析出charset最好，如果解析不出来的话，用之前解析出来的，所以按照这个思路调整代码：

   private static final CheckedFunction<DataInputStream, String> charsetNameDecoder = (DataInputStream input) -> {

        byte[] charsetNameBytes = input.readNBytes(input.readByte());

        if (charsetNameBytes != null && charsetNameBytes.length > 0) {
            charsetName.set(new String(charsetNameBytes, ISO_8859_1));
        }

        return charsetName.get();
    };

再试！

Bug9

可喜可贺，可以看得出来结果中的乱码明显减少，而且出现了正常的中文，说明字符集的修改有了效果，而且从输出看，似乎在尝试输出一些java代码。

再仔细观察乱码的规律，似乎都是在每一行的最后出现，乱码前面的部分看起来都还好。会不会是流太长的原因?

转向前一个步骤ReactiveWebSocketHandler::getBufferConverter

   private Function<DataBuffer, byte[]> getBufferConverter() {
        final byte[] buffer = new byte[1024];
        return (DataBuffer dataBuffer) -> {
            int length = dataBuffer.readableByteCount();
            dataBuffer.read(buffer, 0, length);
            return buffer;
        };
    }

看起来是构建一个长度为1024的数组，然后把length长度的内容填充进去... 等等？为啥知道length了还固定搞个1024？10月24号很吉利还是咋的？

改了再跑！

   private Function<DataBuffer, byte[]> getBufferConverter() {
        return (DataBuffer dataBuffer) -> {
            int length = dataBuffer.readableByteCount();
            final byte[] buffer = new byte[length];
            dataBuffer.read(buffer, 0, length);
            return buffer;
        };
    }

Bug10

乱码都消失了! 似乎都OK了! 这时候扫一眼web服务的控制台，咋输出了一堆错误?

经典错误NPE，看这一排的onNext就感觉跟那一排的map有关系，难道说传下来的数据不能有null？每个步骤检查一下，在Utils::stripHtmlTag找到可疑代码。

       if (ObjectUtils.isEmpty(html)) {
            return null;
        }

        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        final Matcher matcher = REGULAR_HTML_TAG.matcher(html);
        while (matcher.find()) {
            matcher.appendReplacement(builder, Strings.EMPTY);
            if (log.isDebugEnabled()) {
                log.debug("remove tag {}", matcher.group("tag"));
            }
        }

        matcher.appendTail(builder);

        return builder.toString();
    }

如果传入html是空的，返回一个null，何必呢，把null改成 ""再试。

终于没有乱码和错误了，提交评分! 90分!

继续找bug! 找了有10分钟也没看出哪里错来，然后无奈再看了下README，发现最后10分是那3个问题的分数...

不看文档害死人啊...

至于最后三个问题，我是慢慢试出来的，正确答案请看主办方的解读吧...

最后

在实际工作当中，是很忌讳在没有阅读代码搞清功能的前提下debug的，因为平时没有round4给我们打分，很容易改掉一个bug，又带来一群新的。

所以，以上的攻略是基于比赛环境，在有明确的评分系统存在时追求速度的一种做法思路，并不推荐使用在日常工作中，当然debug中寻找错误的思路是共通的。

如果有充足的时间了解业务背景(比赛也不会给详细的prd...)和技术思路的前提下，这些程度的bug应该大部分都可以肉眼直接发现排除，当然日常工作中不会有这么多底层的低级bug出现，如果开发天天面对这种bug，架构师就可以拿来祭旗了...

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