Systematic Debugging

Systematic Debugging

Overview

乱改只会浪费时间并制造新 bug；“快速补丁”会掩盖底层问题。

核心原则： 在尝试任何修复之前，永远先找到 root cause。只修症状 = 失败。

只遵守字面、不遵守精神，就是在违背 debugging。

The Iron Law

未完成 root cause 调查，禁止提出修复

如果你还没完成 Phase 1，就不能开始给“修复方案”。

When to Use

适用于任何技术问题：

• 测试失败
• 线上 bug
• 非预期行为
• 性能问题
• build 失败
• 集成问题

尤其在这些时候更要用：

• 时间压力大（越急越容易瞎猜）
• “看起来一个 quick fix 就能搞定”
• 你已经尝试过多个修复
• 上一次修复无效
• 你并不完全理解问题

不要因为这些理由跳过：

• “问题很简单”（简单问题也有 root cause）
• “我赶时间”（赶工几乎必返工）
• “老板要立刻修”（系统化比瞎试更快）

四个阶段（Four Phases）

你必须完成当前阶段，才能进入下一阶段。

Phase 1：Root Cause Investigation

在尝试任何修复之前：

1. 认真读错误信息

   • 不要跳过 error/warning
   • 它们经常直接给出答案
   • 完整阅读 stack trace
   • 记录 line number、file path、error code

2. 稳定复现

   • 能否可靠触发？
   • 具体复现步骤是什么？
   • 每次都发生吗？
   • 如果无法复现 → 先补数据，不要猜

3. 检查近期变更

   • 最近有什么变化可能导致？
   • 看 git diff、最近 commits
   • 新依赖、配置变更
   • 环境差异

4. 多组件系统：先加证据采集

当系统存在多个组件边界（CI → build → signing，API → service → database）时：

在提出修复前，先加诊断/日志来定位断点：

对每个组件边界：
  - 记录进入该组件的数据
  - 记录离开该组件的数据
  - 验证 environment/config 是否正确传递
  - 在每一层检查 state

跑一遍，收集证据来回答“在哪一层坏掉”
然后只针对坏掉的那层深入调查

示例（多层系统）：

# Layer 1: Workflow
echo "=== Secrets available in workflow: ==="
echo "IDENTITY: ${IDENTITY:+SET}${IDENTITY:-UNSET}"

# Layer 2: Build script
echo "=== Env vars in build script: ==="
env | grep IDENTITY || echo "IDENTITY not in environment"

# Layer 3: Signing script
echo "=== Keychain state: ==="
security list-keychains
security find-identity -v

# Layer 4: Actual signing
codesign --sign "$IDENTITY" --verbose=4 "$APP"

这会暴露：到底是哪一层坏了（secrets → workflow ✓，workflow → build ✗）。

5. 追踪数据流（Data flow）

当错误深埋在 call stack 里：

请阅读本目录的 root-cause-tracing.md 获取完整的“逆向回溯”技巧。

快速版：

• 坏值从哪里来的？
• 谁把坏值传进来的？
• 一直向上追踪直到找到源头
• 在源头修复，而不是在症状处打补丁

Phase 2：Pattern Analysis

在修复前先找到规律：

1. 找能工作的对照样例

   • 在同一代码库里找相似但正常工作的代码
   • 哪些相似的东西是好的？

2. 对照参考实现

   • 如果你在实现某个 pattern：把 reference 实现完整读完
   • 不要略读：逐行理解
   • 在套用之前先把 pattern 吃透

3. 列出差异

   • 正常与异常之间有什么不同？
   • 把所有差异都列出来，哪怕很小
   • 不要先入为主认为“这不重要”

4. 理解依赖

   • 这段逻辑依赖什么组件？
   • 需要哪些 settings/config/environment？
   • 它隐含了哪些假设？

Phase 3：Hypothesis and Testing

用科学方法：

1. 提出一个单一假设

   • 清晰陈述：“我认为 X 是 root cause，因为 Y”
   • 写下来
   • 要具体，不要含糊

2. 最小化验证

   • 做最小改动来验证假设
   • 一次只改一个变量
   • 不要一次修多件事

3. 验证结果再继续

   • 成功？→ 进入 Phase 4
   • 不成功？→ 提出新的假设
   • 不要在一个失败的假设上叠更多修复

4. 当你不知道时

   • 直接说：“我不理解 X”
   • 不要装懂
   • 请求帮助
   • 继续调查/查资料

Phase 4：Implementation

修 root cause，不修症状：

1. 先写一个会失败的测试用例

   • 最小可复现
   • 能自动化就写自动化测试
   • 没框架就写一次性 test script
   • 修之前必须有
   • 用 superpowers:test-driven-development 来写合格的 failing test

2. 实现单一修复

   • 针对已定位的 root cause
   • 一次只改一件事
   • 不要“顺手优化一下”
   • 不要捆绑式重构

3. 验证修复

   • 测试现在通过了吗？
   • 有没有引入其他测试失败？
   • 问题真的解决了吗？

4. 如果修复无效

   • STOP
   • 计数：你已经尝试了几次修复？
   • 如果 < 3：回到 Phase 1，用新信息重新分析
   • 如果 ≥ 3：停止并质疑架构（见第 5 点）
   • 在没有架构讨论前，不要尝试 Fix #4

5. 当 3+ 次修复都失败：质疑架构

   提示存在架构问题的模式：

   • 每次修复都会暴露新的共享状态/耦合点/不同位置的问题
   • 修复需要“巨量重构”
   • 每次修复都会在别处制造新症状

   停止并质疑基本假设：

   • 这个 pattern 在根上是否可靠？
   • 我们是不是“惯性地硬撑”？
   • 应该重构架构，而不是继续修症状？

   在继续更多修复前，先与 human partner 讨论。

   这不是“假设失败”，而是“架构不对”。

Red Flags（停下并回到流程）

如果你发现自己在想：

• “先 quick fix，之后再查”
• “先试试改 X 看能不能行”
• “多改几处再跑测试”
• “跳过测试，我手动验证”
• “大概率是 X，我先修了”
• “我没完全懂，但可能能行”
• “pattern 说要 X，但我想换种做法”
• “主要问题是这些：……”（直接列修复项但没调查）
• 在追踪 data flow 之前就开始提方案
• “再试一次修复”（尤其已经试过 2+ 次）
• 每次修复都在不同位置暴露新问题

这些都意味着：STOP。回到 Phase 1。

如果 3+ 次修复失败： 质疑架构（Phase 4.5）。

来自 human partner 的“你做错了”信号

当你听到这些重定向：

• “这不是没发生吗？”——你没验证就假设了
• “它能告诉我们……吗？”——你应该先补证据采集
• “别瞎猜”——你没理解就提修复
• “Ultrathink this”——要质疑根本假设，不是修症状
• “我们卡住了？”（烦躁）——你的方法在失效

看到这些：STOP，回到 Phase 1。

常见自我合理化（Rationalizations）

Quick Reference

当流程显示“没有 root cause”

如果系统化调查显示问题确实是环境/时序/外部依赖导致：

1. 你已经完成流程
2. 记录你调查过什么
3. 实现合适的处理（retry、timeout、错误提示）
4. 增加 monitoring/logging 以便后续再调查

但： 95% 的“没有 root cause”其实是 Phase 1 不完整。

Supporting Techniques

本目录包含系统化 debugging 的辅助技巧：

• root-cause-tracing.md：沿 call stack 逆向回溯到最初触发点
• defense-in-depth.md：找到 root cause 后，在多层加入校验
• condition-based-waiting.md：用条件轮询替代任意 timeout

相关 skills：

• superpowers:test-driven-development：用于 Phase 4 Step 1 的 failing test
• superpowers:verification-before-completion：在宣称修复成功前做验证

Real-World Impact

来自真实排障经验：

• 系统化：通常 15–30 分钟定位并修复
• 乱修：经常 2–3 小时来回折腾
• 首次修复成功率：约 95% vs 40%
• 新 bug 引入：几乎为零 vs 很常见