许多书都有介绍 调试模式，比如《电子电器工程师必知必会》、《调试九法：软硬件错误的排查之道》、《程序员修炼之道》，还有单看书名会很意外的《禅与摩托车维修艺术》。这些方法总结起来，就四个步骤：
任何的 BUG ，都可以通过这些步骤来解决！它就像一个巨大的推土机。虽然可能行动缓慢、工作起来枯燥乏味，但一路上无论遇到什么障碍，它都能铲平。让我来分别解释一下。
很多 BUG 很难解决，主要难在重现 BUG 。
总有人试图走些捷径，选择跳过这一步。无一例外，他们都会失败。
无源之水、无本之木、万丈高楼浮空起。结果自然是反反复复、来来回回，“攻关”之后接着“攻关”，然后公关。
观察现象 ；所以第一条经验法则是：
当你发现一个 BUG 时应该怎么办？
让它再次发生!
你可能有不同的观点：
你站着说话不腰疼，你有没有见过复杂系统、恶劣现场、间歇性 BUG ？
我知道，我见过。
你说这个 BUG 有个性，在家一切好好的，一到现场才出现
那就收拾好仪器，搭车、坐船、乘飞机，去现场
你说这个 BUG 很调皮，你想见它它不见，刚刚离去它出现
那就做好监控、日志，打持久战
你说这个 BUG 是库函数/客户电脑/编译器/之前就有…
你总是有那么多理由，就是对解决 BUG 没有丝毫帮助
我见过很多个在家想破头，现场仪器/调试器一架，秒解 BUG 的例子
我见过有人死磕半个月，解决一个复杂 BUG 的例子
我还见过有人用 1 年多的时间跟踪，解决一个偶发 BUG 的例子
我们心里都知道，BUG 不会凭空消失，它会持续存在，直到彻底解决。所以拿出技术人员该有的态度，遵循一个朴素的道理：
BUG 一定有原因，也一定能够找到它。
观察现象 是为了获得足够的细节，为 提出假设 提供依据。
你又说轻飘飘的废话了！什么样的现象算是细节？多少细节才算足够多？
第一个问题我真回答不了，就我不严谨的观察结果而言，有的人明摆着的错误就是视而不见。而有的人在茫茫多的数据中一眼就能看出问题所在。
不信？
有人调试硬件挠断头，说电源都正常，程序烧不进，有人看了一眼，说你的单片机焊错了，整体偏了180°。
有人调试程序挠断头，说程序能烧写进去，就是好像不运行，有人看了一眼，说你的主晶振和时钟晶振位置调换了。
有人破解通讯挠断头，说都测试了一千多条数据了也看不出规律，有人多看了几眼，给出了一个256个字符组成的密码表外加一个加密计算公式。
判断出哪些是细节，哪些需要关注，我很不情愿的认为这需要经验和天赋。
但另一个问题有着确定的答案，多少细节才算足够多？多到把 BUG 的原因锁定在几种可能范围内。
为了实现这个目标，得有观察手段。
有人家里那个占地一百亩的超级密室，进了个贼，请你给抓出来
你过去一看，图纸工具都没有，密室里面还漆黑一片，抓你x的贼啊
首先要有 观察手段。也就是在程序设计的最开始，就考虑程序的 显见性 。优先编写能监视和显示内部状态的代码，用这些代码来充当我们的耳朵和眼睛，帮助我们回答那里有什么？发生了什么？
有人说现场有个问题，重启了你的设备后就消失了。
你连到设备后台，敲个命令返回了设备的历史启动信息，信息清楚的表明设备已经一年没有重启过了，显然问题消失跟重启毫无关系。
有人说把接在你设备上的 1# 传感器拔掉了，你的设备还是显示这个传感器在线。
你连接到设备后台，敲个命令返回了这个传感器的实时信息，信息清楚的表明，当前 1# 地址上一定有个传感器存在。你说 1# 地址上有传感器存在，他说我已经拔掉了；你说除了你拔掉的那个，还有一个 1# 传感器。他不说话了，去顺着线排查了。
其次得有工具，好歹给个手电筒。
有人说我的设备通讯老是短时故障
去搬台示波器查查波形。
有人说我的 I2C 设备读回来的都是 FF
去找个逻辑分析仪看看时序。
新手容易犯的一个错误，是接到 BUG 反馈后，凭空猜想原因。这是不可取的，凭空猜想，可能原因千万条，实际一看，猜了千万条都没中个奖。所以在观察到现象之前，让我们记住第二条经验法则：
不要想，而要看。
那么，在查找问题时，我们首先应该观察哪些现象呢？仔细观察那些能帮助你缩小问题范围的细节。具体来说，观察那些能让你确定问题出在你的设备上还是其他设备上、是软件故障还是硬件故障、是隔离前的问题还是隔离后的问题…不错，正是二分法。每次观察后，如果都能排除一半的可能，就算一个问题有 10000 种可能，最多只需要 14 次观察，就能准确地定位问题。当然实际问题可没有这么简单，但运用二分法的思想，前几次观察必定可以帮助你迅速地缩小问题范围。
在观察到现象并获取第一手信息后，你可以基于这些信息提出假设，推测可能导致 BUG 的原因。
这是个技术活。
不能凭喜好提，不能盲目自信的提，不能漫天撒网的提。你所提出的每一个假设，都得有所依据，这就意味着你需要具备一定的知识储备。换句话说，你得理解系统的运行原理！让我用一个具体例子解释这一点。
你观察到一个奇怪现象：同一批次的 IP 广播，有些接到思科交换机时可以正常通讯，而接到华为交换机时却无法通讯。同时，剩余的 IP 广播可以在这两台交换机上正常通讯。通过测试，你已经验证思科和华为的交换机都没有问题。如果让你假设是什么原因导致了问题，你能提出合理的假设吗？
为了提出合理的假设，你得知道网络基本知识、知道 IP 广播的 MAC 地址是自定义的、知道有可能将 MAC 地址错误地定义成多播地址、知道某些品牌的交换机会过滤掉多播地址的数据包。
所以当他们测试了 3 天都无法找到问题时，我根据他们的描述，凭借对这些知识的理解，只假设了一次，就定位出了问题。这就是理解系统的好处。
问题常常出现在你不曾触碰的地方。比如有不少 BUG，它们可以稳定重现，但就是难以解决。往往是因为这些 BUG 所涉及的知识，超出了自己能理解的范围。面对这种 BUG ，很多人甚至觉得矛盾：错误就在眼前重现着，可内心却有一种声音在呐喊：这不可能！
没有什么是不可能的，如果有，那请记住第三条经验法则：
有时候觉得离奇，只是因为眼界不够。
你觉得不可能，只是因为没有理解系统的运行原理。
要增加理解力，你需要查一查文献、读一读数据手册、做一做计算、问一问这个领域的好手。调试的过程，本就是经验和知识双增长的过程。
我已经举了一个理解系统带来好处的例子，我想再举一个不理解系统让人好笑的例子，这发生在我三岁半的儿子身上。
有一天晚上，他已经睡着，我倚在床边看东西，我俩第一次遇到了地震。他被地震晃醒了，猛地坐起来四下看了几眼，然后又躺下继续睡。第二天我问他你坐起来看什么呢，他说：
“(发现）床在晃，我坐起来看，没有人摇晃床，我(就又)睡觉了。”
三四岁的小孩子，是没有地震这个概念的。在他的认知里，床摇晃，那必然是有人在晃它。如果看不到这个人，他就会很困惑。这就是理解系统为什么重要的原因，不理解系统，提出的假设可能会偏离事实，甚至完全错误。
因为这一步的重要性，我要在最开始就给出第 4 条经验法则：
不要相信自己的假设！
我如此的信奉这条法则，那自然是因为被打脸的足够多。无论是谆谆教导、耳提面命，还是吃过亏上过当、或者常常自省
我们还是一次又一次的做出毫无根据的假设、看似合理的假设或者局限于自己现有知识和经验的假设。然后不负责任的给出结论，不要这样！
对于提出的每一个假设，用实验去证实或者证伪，然后记录下来。
有太多的时候，人们会带着一种假设去思考，根本没有意识到这会导致错误的结论。
未被验证的假设，有害于排错！
最后，让我用一个具体例子结束本篇文章。
我带着3岁半的儿子去户外活动。那是公园旁边一块很大的草地，草地的另外一端，离我们大约两三百米处是一座工地，工地上几辆工程车正在作业。
我指着工地的方向对儿子说：“看，前面有两辆挖掘机！”
儿子好像看不清，一边茫然的四下巡视，一边问：“爸爸，挖掘机在哪里？”
“顺着我手指的方向，你看不到挖掘机吗？”
儿子摇头，表示没有看到。
“估计是太远了，或许走近些就能看到了”，我心里想着。
我看过一些育儿知识，知道 3 岁左右的小孩子的眼睛还远没有完全发育。然后我们边玩边向工地的方向靠近。离工地还有一百多米的地方，工程车清晰可见。我再次指给儿子看挖掘机，儿子仍表示看不到。
“完蛋了，眼睛有问题啊”
我看到他鼻尖渗出汗来，知道他跑热了，于是蹲下来把他衣服的拉链拉开一些。随后我扭头朝工地的方向看了一眼，这次，我也没能看到工程车，甚至连工地都看不到。
映入眼前的，是一个小土坡。一个很缓很矮的小土坡，在我蹲下时，挡住了工地。我站了起来，再次看到了工地，也首次注意到了那个小土坡。我把儿子抱起来，把工地指给他看，他立刻雀跃起来：“有两辆工程车，一辆绿色一辆蓝色，还有翻斗车和混凝土车。。。”
看不到工程车，原来不是发育问题、不是眼疾问题，而是身高的问题。
2024 年 5 月，再补充一个例子。
昨天晚饭后，我陪着 6 岁的儿子在楼下骑自行车，他看到一位遛狗的阿姨时，好奇地问我：
“爸爸，为什么养狗的人那么多，养猫的人很少呢？”
我问他是怎么得出这个结论的。他解释说，出来玩的时候经常看到有人带着狗玩，但是他长这么大只见过大姨家的泡芙(猫的名字)这一只宠物猫。所以他通过观察得出了养狗的人远远多于养猫的人这种结论。
实际上，我查过相关的数据。根据《2021年中国宠物行业白皮书》，截至2021年年末，养宠人群中养猫人群数占比59.5%，养狗人群数占比51.7%，这意味着，实际上养猫的人数是超过养狗的人数的。
我只好笑着向他解释：“你的观察很有心，但有时候，我们看到的情况并不一定完全准确，只是冰山一角。就像你刚刚说的，你可能经常看到有人带着狗狗在楼下玩，但其实，养猫的人也是很多的。”
“那为什么除了泡芙，我看到的其它猫都是野猫呢？”儿子好奇地问。
“这是因为狗狗需要每天出去散步，所以你在外边更容易见到它们。而猫咪呢，它们比较宅，大多数时间喜欢待在家里，特别是城市里的宠物猫，很多主人并不会经常带它们外出。就像大姨家的泡芙，它可能更愿意躺在窗台上晒太阳，而不是出去散步。”
“还有啊，”我继续说道，“猫咪比较独立，它们能自己在家待很久，不需要太多人陪。狗狗则更需要人类的陪伴和外出活动，所以狗狗主人带它们出门的频率更高，这也是为什么你会经常见到遛狗的人。
我不确定他能不能听懂。但在解决问题的过程中，我们大人自己也常常因为观察不全面，得出错误的结论，并陷入其中而不自知。
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