デバッグの基礎——効果的なトラブルシューティング、ツール活用、問題解決の体系化

// ❌ 非効率：全部見る
function process(data) {
  step1(data);
  step2(data);
  step3(data);
  // ... 100 ステップ
  step100(data);
}

// ✅ 効率的：二分探索
function process(data) {
  step1(data);
  step2(data);
  console.log('After step 50:', data); // 中間地点
  // ...
  step50(data);
  console.log('After step 75:', data); // 3/4 地点
  // ...
  step100(data);
}

# ❌ 雑なログ
print("debug:", x)
print("here")

# ✅ 構造化ログ
import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)

logger = logging.getLogger(__name__)
logger.debug(f"user_id={user_id}, action={action}")
logger.info(f"Processing {len(items)} items")
logger.error(f"Failed to connect: {error}", exc_info=True)

# Python: cProfile
import cProfile
import pstats

def slow_function():
    # 処理...
    pass

# プロファイリング実行
profiler = cProfile.Profile()
profiler.enable()
slow_function()
profiler.disable()

# 結果表示
stats = pstats.Stats(profiler)
stats.sort_stats('cumulative').print_stats(10)

// ❌ 発生パターン
function getUserEmail(user) {
  return user.profile.email;  // user や profile が null ならエラー
}

// ✅ 防御的プログラミング
function getUserEmail(user) {
  if (!user || !user.profile || !user.profile.email) {
    return null;  // またはデフォルト値
  }
  return user.profile.email;
}

// ✅ モダンな写法（オプションチェイニング）
function getUserEmail(user) {
  return user?.profile?.email ?? 'default@example.com';
}

# ❌ 典型的なオフバイワン
def get_last_items(items, n):
    # 最後から n 個取得（意図：n 個、実際：n-1 個）
    return items[len(items)-n:len(items)-1]

# ✅ 正しい
def get_last_items(items, n):
    return items[len(items)-n:]  # または items[-n:]

// ❌ 競合状態
let counter = 0;

async function increment() {
  const current = counter;
  await delay(10);  // ここで他の処理が挟まる
  counter = current + 1;
}

// ✅ ロックで保護
class Counter {
  constructor() {
    this.value = 0;
    this.lock = new AsyncLock();
  }

  async increment() {
    await this.lock.acquire();
    try {
      this.value++;
    } finally {
      this.lock.release();
    }
  }
}

# ❌ リソースリーク
def process_file(path):
    f = open(path)
    data = f.read()
    # close() してない！
    return process(data)

# ✅ with ステートメント
def process_file(path):
    with open(path) as f:
        data = f.read()
        return process(data)
    # 自動で close()

# ✅ 明示的 finally
def process_file(path):
    f = None
    try:
        f = open(path)
        return process(f.read())
    finally:
        if f:
            f.close()

## バグ #123: ユーザー認証の競合状態

### 症状
- 高速連続クリックで複数アカウント作成可能

### 原因
- フロントエンドの二重送信防止が不十分
- バックエンドの排他制御なし

### 修正
- ボタンの無効化を実装
- DB ユニーク制約を追加

### 再発防止
- 同様のパターンを他画面も確認
- 負荷テストに二重送信ケースを追加

// ❌ 再現が複雑（1000 行のファイル全体）
// ✅ 最小再現例（20 行）
async function testAuth() {
  const user = { id: 1, token: 'abc' };
  const result = await authenticate(user);
  console.log(result);  // ここで null が返る
}

# Git でバグの導入コミットを特定
git bisect start
git bisect bad          # 現在（バグあり）
git bisect good v1.0.0  # 過去（バグなし）

# Git が中間コミットをチェックアウト
# テストして結果を報告
git bisect good  # または bad

# 自動実行も可能
git bisect run npm test

# 完了
git bisect reset

// 例：1000 回目のループで止まるブレークポイント

// VS Code の場合:
// ブレイクポイントを右クリック → 「条件」を設定
i === 999  // 1000 回目で停止

// Python pdb の場合:
import pdb

for i, item in enumerate(items):
    if i == 999:
        pdb.set_trace()  # ここで停止
    process(item)

// グローバルエラーハンドリング（Node.js）
process.on('uncaughtException', (error) => {
  console.error('Uncaught Exception:', error);
  // エラーをロギングサービスに送信
  errorTracker.captureException(error);
  process.exit(1);
});

process.on('unhandledRejection', (reason, promise) => {
  console.error('Unhandled Rejection at:', promise, 'reason:', reason);
  errorTracker.captureException(reason);
});

// 構造化ログ（JSON 出力）
const winston = require('winston');

const logger = winston.createLogger({
  format: winston.format.combine(
    winston.format.timestamp(),
    winston.format.errors({ stack: true }),
    winston.format.json()
  ),
  transports: [
    new winston.transports.File({ filename: 'error.log', level: 'error' }),
    new winston.transports.File({ filename: 'combined.log' })
  ]
});

// 使用例
logger.error('Database connection failed', {
  userId: user.id,
  errorCode: err.code,
  timestamp: new Date().toISOString()
});

{
  "level": "error",
  "message": "Database connection failed",
  "timestamp": "2025-07-05T10:30:00.000Z",
  "userId": 123,
  "errorCode": "ECONNREFUSED"
}

import * as Sentry from '@sentry/node';

Sentry.init({
  dsn: 'your-dsn-here',
  environment: 'production',
  tracesSampleRate: 1.0,
});

// エラーを自動キャプチャ
try {
  riskyOperation();
} catch (error) {
  Sentry.captureException(error);
}

// コンテキストを追加
Sentry.setContext('user', { id: userId, email });
Sentry.setTag('feature', 'checkout');

// Chrome DevTools 活用術

// 1. ネットワークタブ
// - API レスポンスの内容確認
// - タイミング分析（DNS, Connect, TTFB, Download）

// 2. コンソール
console.table(users);  // 表形式表示
console.trace();       // スタックトレース
console.time('loop');  // 計測開始
// ... ループ処理
console.timeEnd('loop'); // 計測終了

// 3. ソースタブ
// - 条件付きブレークポイント
// - DOM ブレイクポイント（要素変更で停止）
// - 例外発生で停止

// 4. Performance タブ
// - レンダリングボトルネック特定
// - メモリリーク検出

# API デバッグチェックリスト

# 1. リクエスト確認
# - メソッド（GET/POST/PUT/DELETE）
# - ヘッダー（Content-Type, Authorization）
# - ボディ（JSON, フォーム）
# - クエリパラメータ

# 2. レスポンス確認
# - ステータスコード
# - レスポンスボディ
# - ヘッダー

# 3. サーバーログ
# - アプリケーションログ
# - Web サーバーログ（Nginx, Apache）
# - DB クエリログ

# 4. データベース
# - 接続状態
# - トランザクション
# - ロック状態

# 詳細出力
curl -v https://api.example.com/users

# リクエスト/レスポンスをファイル保存
curl -v \
  -o response.txt \
  -E request.txt \
  https://api.example.com/users

# ヘッダー確認
curl -I https://api.example.com/users

-- クエリデバッグ

-- 1. 実行計画の確認（PostgreSQL）
EXPLAIN ANALYZE
SELECT * FROM users
WHERE email = 'test@example.com';

-- 2. ロック状態の確認
SELECT * FROM pg_locks WHERE NOT granted;

-- 3. 遅いクエリの特定
SELECT pid, now() - pg_stat_activity.query_start AS duration, query
FROM pg_stat_activity
WHERE (now() - pg_stat_activity.query_start) > interval '5 minutes';

-- 4. インデックス使用状況
SELECT schemaname, tablename, indexname, idx_scan
FROM pg_stat_user_indexes
ORDER BY idx_scan;

// ESLint 設定例
module.exports = {
  extends: ['eslint:recommended'],
  rules: {
    'no-unused-vars': 'error',
    'no-console': 'warn',
    'eqeqeq': 'error',
    'curly': 'error',
  }
};

// テストでバグを予防
describe('calculateTotal', () => {
  it('合計金額を計算する', () => {
    const items = [
      { price: 100, qty: 2 },
      { price: 50, qty: 3 }
    ];
    expect(calculateTotal(items)).toBe(350);
  });

  it('空配列なら 0 を返す', () => {
    expect(calculateTotal([])).toBe(0);
  });

  it('マイナスの数量はエラー', () => {
    expect(() => calculateTotal([{ price: 100, qty: -1 }]))
      .toThrow('数量は 0 以上である必要があります');
  });
});