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Leitfaden zur statischen Codeanalyse

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Qodana / Leitfaden zur statischen Codeanalyse

Leitfaden zur statischen Codeanalyse

Der ultimative Leitfaden für die statische Codeanalyse in Ihrem Team.

Willkommen bei unserer Tour zum Thema statische Codeanalyse – wir werden genau erklären, was diese ist und wie sie Ihnen helfen kann, Ihre Codequalität zu verbessern. Sie werden erfahren, warum sie nützlich ist und wie sie dazu beitragen kann, dass Ihr Code sauberer, sicherer und einfacher zu warten ist. Wir werden sie auch mit der dynamischen Codeanalyse vergleichen, ihre Stärken und Schwächen analysieren und Best Practices für die Auswahl des idealen statischen Codeanalysetools für Ihren Anwendungsfall vorstellen.

Analyse in Aktion

In diesem Artikel:

Was ist die statische Codeanalyse?

Die statische Codeanalyse ist eine Methode, Ihren Quellcode zu überprüfen, ohne ihn auszuführen und das Programm laufen zu lassen. Dabei scannen automatisierte Tools Ihren Code nach potenziellen Problemen wie Bugs, Sicherheitslücken oder Abweichungen von Programmierstandards.

Das Ziel der statischen Codeanalyse ist es, Probleme frühzeitig zu erkennen, stilistische Konsistenz zu bewahren und die Qualität Ihres Codes zu verbessern. Wenn Sie zum Beispiel vergessen, eine Datei zu schließen, oder sich bei einer neuen Variablen vertippen, weist ein statisches Analysetool Sie auf diese Probleme hin, bevor sie Probleme verursachen.

Doch die statische Analyse geht über das Finden von Fehlern hinaus. Es geht darum, Ihre Codebasis bewusst aufzubauen und eine solide Grundlage für eine skalierbare Codeinfrastruktur zu schaffen, die mit Ihrem Produkt oder Ihrer Organisation mitwächst. Sie spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Identifizierung von Sicherheitslücken, der Sicherstellung der Rechtskonformität und dem Erkennen von Lizenzkonflikten. Dadurch ist sie sowohl für die Codequalität als auch für Ihre rechtliche Absicherung unerlässlich.

TL;DR

Mit der statischen Codeanalyse können Sie Ihren Quellcode auf Probleme überprüfen, bevor Sie ihn ausführen oder in den Haupt-Branch integrieren.

Statische und dynamische Codeanalyse im Vergleich

Die statische und die dynamische Codeanalyse sind zwei Seiten derselben Medaille. Beide zielen darauf ab, die Codequalität zu verbessern, tun dies jedoch auf unterschiedliche Weise.

Statische Codeanalyse

Dynamische Codeanalyse

Ausführung

Vor Ausführen des Codes

Ausführung

Während der Code ausgeführt wird.

Schwerpunkt

Erkennung von Wartbarkeitsproblemen, Sicherheitslücken und Code-Smell, ohne das Programm auszuführen

Schwerpunkt

Erkennung von Laufzeitproblemen wie Leistungsengpässen, Speicherlecks und Logikfehlern

Output

Warnungen und Berichte über potenzielle Fehler oder riskante Codemuster

Output

Das tatsächliche Laufzeitverhalten des Programms, inkl. Protokolle, Traces und Leistungskennzahlen

Performance-Overhead

Keine Auswirkungen auf die Systemperformance, da der Code nicht ausgeführt wird und die Analyse nur während des Entwicklungsprozesses stattfindet

Bei der Analyse eines größeren Codebestands kann jedoch ein merklicher Entwicklungs-Overhead auftreten.

Performance-Overhead

Hoher Systemperformance-Overhead, da die Analyse neben oder innerhalb der Anwendung in einer realen oder simulierten Umgebung ausgeführt wird

Einsatzbereiche

Erkennung von Verstößen gegen Programmierstandards sowie von zahlreichen Sicherheitslücken und Wartbarkeitsproblemen

Einsatzbereiche

Erkennung von Problemen, die nur bei realen Benutzereingaben und Umgebungsbedingungen auftreten

Wann ist welche Methode sinnvoll?

Die statische Codeanalyse, die Qodana innerhalb der CI/CD-Pipeline von Teams automatisiert, ist während des gesamten Entwicklungszyklus wertvoll. Sie ist besonders in den frühen Entwicklungsphasen von Vorteil, wenn das Korrigieren von Fehlern und Sicherheitslücken am wenigsten Zeit, Geld und Ressourcen kostet. Sie spielt aber auch eine integrale Rolle bei der Wartung größerer Codebestände, in denen täglich Hunderte von Commits stattfinden können.

Durch die direkte Integration der statischen Analyse in Ihre CI/CD-Pipeline kann Ihr Team sicherstellen, dass jeder Commit automatisch auf die Einhaltung von Programmierstandards geprüft wird. Dies hilft Ihnen, die Codequalität auch in großen Codebeständen zu gewährleisten und Regressionen zu vermeiden.

Statische Codeanalyse mit Qodana

Bei der dynamischen Codeanalyse wird hingegen überprüft, wie sich Ihr Code in realen Szenarien oder kontrollierten Testumgebungen verhält.

Sie kommt zum Einsatz, sobald die Anwendung ausgeführt werden kann und unter realen Bedingungen getestet werden soll.

Dabei können Sie und Ihr Team Nebenläufigkeitsprobleme, Speicherlecks, Leistungsengpässe und Sicherheitslücken erkennen, die erst zum Vorschein kommen, wenn der Code ausgeführt wird.

Dynamische Codeanalyse mit New Relic

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie entwickeln eine Webanwendung.

Mit einem statischen Analysetool wie Qodana können Sie eine potenzielle SQL-Injection-Sicherheitslücke erkennen, indem Sie den Code überprüfen, ohne ihn auszuführen. Qodana weist auf jede unsichere Verkettung von Benutzereingaben hin und identifiziert so schwerwiegende Sicherheitsprobleme, bevor diese in die Produktion gelangen.

Bei der dynamischen Analyse würden Sie die Anwendung zuerst in einer realen oder simulierten Umgebung ausführen und entdecken, dass Benutzersitzungen unter bestimmten Bedingungen nicht richtig beendet werden.

Die ausschließliche Verwendung der statischen Analyse lässt Lücken offen, die durch eine dynamische Analyse geschlossen werden können. Beide Methoden sind auch unabhängig voneinander sehr leistungsfähig, doch zusammen bieten sie ein vollständigeres Bild vom Zustand, der Performance und der Skalierbarkeit Ihres Codes. Probieren Sie Qodana aus und erleben Sie die automatisierte statische Analyse in Aktion!

Erkennung von SQL-Injection-Lücken

Warum statische Codeanalysen nutzen?

Statische Codeanalysetools arbeiten im Hintergrund. Sie überprüfen fortlaufend den geschriebenen Code und identifizieren proaktiv Unstimmigkeiten, die sonst möglicherweise unbemerkt bleiben würden. Durch diesen automatisierten Ansatz können Teams einen konstanten Qualitätsstandard gewährleisten, ohne den kreativen Fluss der Entwickler*innen zu stören. Statt erst nach dem Deployment auf Auffälligkeiten zu reagieren, können Entwickler*innen potenzielle Probleme in Echtzeit angehen und dadurch sicherstellen, dass die Software von Anfang an robust und zuverlässig läuft.

Die Verwendung von statischen Analysetools fördert die Befolgung von branchenweiten Best Practices, indem eine Kultur der Präzision und Verantwortung etabliert wird. Diese Tools bieten eine verlässliche Möglichkeit, sicherzustellen, dass Programmiermethoden nicht nur internen Richtlinien, sondern auch externen regulatorischen und Compliance-Standards – etwa Lizenzierungs- und Urheberrechtsbestimmungen – genügen.

Stärken und Einschränkungen

Die statische Codeanalyse ist besonders geeignet, um Ihrem Team zu helfen, im gesamten Codebestand eine einheitliche Qualität aufrechtzuerhalten, aber sie hat auch ihre blinden Flecken.

Im Folgenden stellen wir sie Ihnen einzeln vor und zeigen Ihnen, wie Sie diese Schwächen durch einen umfassenden Software-Testprozess ausgleichen können.

Stärken

  • Früherkennung von Problemen: Syntaxfehler und Logikprobleme werden identifiziert, bevor sie in die Produktion gelangen.
  • Aufrecherhaltung der Codequalität: Einheitlichkeit und Compliance werden im gesamten Codebestand gewährleistet, indem Best Practices und Standards bei der Programmierung durchgesetzt werden. Außerdem werden problematische Muster wie Codeduplikation oder unnötige Komplexität erkannt.
  • Verbesserte Sicherheit: Die Analyse erkennt Schwachstellen und Sicherheitslücken, die ausgenutzt werden könnten, und wird dadurch zu einem wertvollen Bestandteil Ihrer allgemeinen Sicherheitsstrategie.
  • Skalierbarkeit: Für kleine Projekte ebenso geeignet wie für die Softwareentwicklung in großem Maßstab. Die gleichbleibende Effektivität bei einem wachsenden Codebestand ist nützlich, wenn neue Features hinzugefügt werden oder mehrere Services zusammenwirken müssen.
  • Automatisierte Prozesse: Nach der Erstkonfiguration ermöglicht die Ausführung im Hintergrund die Automatisierung von wiederkehrenden Prüfungen. Dadurch erhalten die Entwickler*innen kontinuierliches Feedback ohne zusätzliche manuelle Schritte, was die Entwicklungszeit erheblich verkürzt.
  • Compliance-Unterstützung: Teams können interne Richtlinien und externe Rechtsvorgaben – einschließlich Lizenzierung, geistiges Eigentum und branchenspezifische Vorschriften – leichter einhalten.
  • Verbesserte Teamarbeit: Eine einheitliche Baseline für die Codequalität macht Code-Reviews effizienter und fördert Übereinkünfte zu Best Practices unter den Teammitgliedern.
  • Refactoring-Unterstützung: Die Identifizierung von redundanten oder veralteten Codeabschnitten hilft Teams dabei, den Codebestand effizient zu modernisieren und zu optimieren.

Einschränkungen

  • Gelegentliche Fehlalarme: Statische Analysetools markieren manchmal Codeausschnitte, die keine wirklichen Probleme darstellen, was unnötigen Zeit- und Arbeitsaufwand verursacht. Sie können jedoch durch eine Feinabstimmung der Regelsätze die Häufigkeit unnötiger Warnungen reduzieren.
  • Konfiguration erforderlich: Die Standardregeln bieten zwar eine Ausgangsbasis, aber sie sind oft zu weit oder zu eng gefasst. Präzisere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn Sie die Einstellungen anpassen und irrelevante Prüfungen ignorieren. Es empfiehlt sich, Ihr Setup anzupassen, um weder echte Probleme zu übersehen noch von unnötigen Warnungen erschlagen zu werden. Um den Einrichtungsaufwand zu reduzieren, verwenden Sie die vorkonfigurierten Regelsätze als Grundlage und passen Sie sie Ihren Anforderungen an.
  • Beschränkter Prüfumfang: Die statische Analyse kann keine Laufzeitfehler, Performance-Engpässe oder Nebenläufigkeitsprobleme erkennen, da der Code nicht ausgeführt wird. Für eine umfassende Fehlererkennung sollten Sie die statische Analyse mit dynamischer Analyse und manuellen Code-Reviews kombinieren.
  • Begrenzte Kontextwahrnehmung: Statische Analysetools bewerten den Code ausschließlich anhand von Struktur und Syntax, ohne die zugrunde liegende Geschäftslogik zu verstehen.

Best Practices für statische Codeanalysen

Die frühzeitige Integration statischer Analysen schafft eine kontinuierliche Feedbackschleife, die Probleme identifiziert, bevor sie größer werden. Eine klare teaminterne Verantwortung für die statische Analyse ist unerlässlich. Diese Verantwortung kann dedizierten DevOps-Profis zugewiesen oder unter Teamleitungen und Qualitätsbeauftragten aufgeteilt werden.

Durch eine regelmäßige Überprüfung und Anpassung der Regelsätze an veränderte Projektanforderungen bleiben die automatischen Prüfungen im Einklang mit aktuellen Programmierstandards und Best Practices. Die Integration der statischen Analyse in die gesamte Entwicklungspipeline verbessert nicht nur die Zusammenarbeit, sondern versetzt Teams auch in die Lage, sich gemeinsam übergeordneten Herausforderungen zu widmen.

Bei der Auswahl eines statischen Analysetools sollten Sie folgende Schritte in Erwägung ziehen, um die Wirksamkeit zu maximieren:

In die CI/CD-Pipeline integrieren

Sorgen Sie dafür, dass jeder Commit automatisch überprüft wird.

Auf Sprach- und Framework-Unterstützung achten

Die Kompatibilität mit Ihrer Programmiersprache und Ihrem Framework ist entscheidend.

Regelsätze anpassen

Passen Sie das Tool an die Programmierstandards Ihres Teams an.

Kritische Schwachstellen priorisieren

Beheben Sie sicherheitskritische Probleme, bevor Sie kleinere Ungereimtheiten angehen.

Mit dynamischer Analyse und Code-Reviews kombinieren

Ein mehrschichtiger Ansatz verbessert die Qualität Ihrer Software.

Auswahl eines Tools für statische Codeanalysen

Hier sind einige Dinge, auf die Sie bei der Auswahl eines statischen Analysetools achten sollten:

Sprachunterstützung

Das Tool sollte alle Programmiersprachen und Frameworks in Ihrem Codebestand unterstützen. Eine für Java optimierte Lösung ist bei Python möglicherweise nicht so effektiv – und umgekehrt. Sie sollten auch berücksichtigen, welche Sprachen Ihr Team für zukünftige Projekte verwenden möchte. Laut unserem Bericht zum Stand des Entwicklungsökosystems 2024 planten 10% der Befragten, Go einzuführen. Der Bericht zeigte auch den zunehmenden Erfolg von Sprachen wie TypeScript, deren Nutzung von 12% im Jahr 2017 auf 37% gestiegen ist. Qodana hilft Ihnen, Projekte mit diesen beiden zunehmend bedeutenden Sprachen zu analysieren.

Die Verwendung eines Tools, das die Sprachen Ihres Projekts nicht vollständig unterstützt, kann zu übersehenen Schwachstellen oder Fehlalarmen führen. Wenn Sie sich für ein Tool mit breiter Sprachunterstützung entscheiden, bereiten Sie sich auf eine potenzielle Expansion Ihres Softwareprojekts vor. Qodana kann beispielsweise Code in über 60 Sprachen analysieren, darunter Java, JavaScript, TypeScript, PHP, Kotlin, Python, Go und C#. Als Gegenbeispiel ist ESLint speziell auf JavaScript zugeschnitten.

Integration

Die direkte Integration statischer Codeanalysetools in Ihre CI/CD-Pipeline ist unerlässlich für die frühzeitige Erkennung von Codequalitätsproblemen. Dadurch reduzieren Sie die Kosten und den Aufwand für ein späteres Debugging – ein Beispiel für technische Schulden.

Ein Tool, das sich in den bestehenden Arbeitsablauf Ihres Entwicklerteams integriert, kann sowohl die Entwicklungsproduktivität als auch die Akzeptanz erhöhen. Diese Integration stellt sicher, dass Ihr Code in verschiedenen Entwicklungsphasen analysiert wird und das gesamte Entwicklungsteam einheitlichen Codequalitäts- und Sicherheitsstandards folgt.

Die vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) durchgeführte Studie Automatic Static Code Analysis Through CI/CD Pipeline Integration (Automatische statische Codeanalyse durch Integration in die CI/CD-Pipeline) legt nahe, dass fehlende native Pipeline-Unterstützung die Verbreitung statischer Analysetools behindert hat. Die Studie empfiehlt, diese Tools in die den Entwickler*innen vertraute Issue-Tracking-Software zu integrieren, um die Erkennung und Kommunikation von Sicherheitslücken während des Entwicklungslebenszyklus zu erleichtern.

Handlungsrelevante Berichte

Klare, einfache Berichte helfen Entwickler*innen, Probleme schnell zu diagnostizieren und zu beheben. Je weniger Rätselraten, desto besser. Nicht aktionsrelevante oder verwirrende Berichte können Entwickler*innen überfordern, wodurch kritische Probleme übersehen oder nicht ordnungsgemäß angegangen werden.

So bieten beispielsweise vage Sicherheitswarnungen den Entwickler*innen eventuell nicht genügend Details für eine angemessene Reaktion. Werden jedoch spezifische Details wie der genaue Schwachstellentyp sowie Lösungsempfehlungen bereitgestellt, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Entwickler*innen bei der Untersuchung Zeit verschwenden oder das Problem ganz ignorieren.

Aktionsrelevante Berichte, die hochriskante Probleme priorisieren, sind besonders wichtig bei großen Codebeständen, die zu Tausenden Warnungen Anlass geben können. Die Priorisierung sorgt für die Bevorzugung der kritischsten Probleme gegenüber geringfügigen Stilabweichungen, die wahrscheinlich keine wesentlichen Auswirkungen auf die Ausführung des Codes haben.

Suchen Sie nach Tools, die kontextreiche Berichte mit klaren Erklärungen, Risikostufen und umsetzbaren Empfehlungen generieren.

Individuelle Anpassung

Jedes Projekt ist anders – daher sollten Sie unbedingt ein Tool auswählen, dessen Regeln und Einstellungen sich an Ihre spezifischen Anforderungen anpassen lassen. Unflexible Tools können die Verwendung wenig relevanter Regeln erzwingen, was zu unnötigen Warnungen – und zum Übersehen wichtiger Warnungen – führen kann.

Ein Allzwecktool könnte beispielsweise Verstöße gegen Namenskonventionen vor geschäftskritischen Sicherheitslücken aufführen, da letztere vom Standardregelsatz nicht abgedeckt sind. Ohne Anpassungsoptionen kann es auch dazu kommen, dass korrekter Code fälschlicherweise markiert wird, mit der Folge, dass Teams wiederholte Warnungen ignorieren und möglicherweise wichtige Sicherheitsprobleme übersehen, die unbedingt gelöst werden müssten.

Durch die Wahl eines Tools, in dem Sie Warnstufen anpassen, benutzerdefinierte Sicherheitsregeln definieren und Fehlalarme unterdrücken können, stellen Sie sicher, dass der Code Ihres Teams durch einen hochrelevanten Copiloten kontrolliert wird.

Einfache Bedienung

Wenn ein Tool schwer einzurichten oder zu bedienen ist, wird es wahrscheinlich ignoriert oder unzureichend genutzt. Die Studie Automatic Static Code Analysis Through CI/CD Pipeline Integration ist auch zum Schluss gekommen, dass mangelnde Benutzerfreundlichkeit die Verbreitung statischer Analysetools behindert hat. Es wurde festgestellt, dass Entwickler*innen sich positiv über die Auswirkungen eines statischen Analysetools auf ihre Arbeit äußerten, sofern dieses in eine ihnen vertraute Issue-Tracking-Software integriert war. Sie nannten das proaktive Schwachstellenmanagement und das Echtzeit-Feedback als die größten Vorteile für ihren Workflow.

Suchen Sie nach intuitiven Bedienschnittstellen mit einer Dokumentation auf dem aktuellen Stand, um die Einbindung der statischen Analysetools in die Abläufe Ihres Teams zu unterstützen.

So kann Ihnen Qodana helfen

Bei JetBrains haben wir Qodana entwickelt, um eine bessere statische Codeanalyse zu ermöglichen. Das ist anders an Qodana:

Die statische Codeanalyse ist von unschätzbarem Wert, wenn es darum geht, skalierbaren Code zu schreiben und Standards durchzusetzen. Sie verhilft Ihnen zu saubereren, sichereren und wartbareren Softwareanwendungen, die bis weit in die Zukunft genutzt werden können. Mit Qodana ist der Einstieg jetzt einfacher denn je.

Sind Sie bereit, Ihre Abläufe zu beschleunigen, ohne die Codequalität zu beeinträchtigen? Fangen Sie noch heute an, saubereren und sichereren Code zu schreiben!

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Detaillierte Informationen zu Ihrem Code

Qodana geht über einfache Hinweise auf Code-Smell hinaus, indem es Programmierstandards durchsetzt und Echtzeiteinblicke bietet. Wie ein erfahrener Entwickler an Ihrer Seite überprüft es ständig Ihre Arbeit und hebt Probleme hervor, bevor diese eskalieren.

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Mühelose Integration

Qodana lässt sich problemlos in JetBrains-IDEs und jedes CI/CD-Tool integrieren, einschließlich Jenkins, GitHub Actions, GitLab und TeamCity. Ganz gleich, ob Sie lokal oder im Team arbeiten: Qodana fügt sich reibungslos in Ihre bestehenden Prozesse ein.

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Anpassbare Regelsätze

Mit YAML-Konfigurationsdateien können Sie benutzerdefinierte Inspektionsprofile erstellen, um festzulegen, welche Inspektionen aktiviert oder deaktiviert werden sollen, Pfade oder Geltungsbereiche für die Analyse vorzugeben und die Warnstufen anzupassen, um unnötige Warnungen zu minimieren. Mit der FlexInspect-Funktion von Qodana können Sie außerdem Ihre eigenen Codeinspektionen erstellen.

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Klare, aktionsrelevante Berichte

Die Berichte von Qodana sind leicht verständlich und handlungsrelevant gestaltet. Sie bieten eindeutiges, priorisiertes Feedback, das Sie sofort umsetzen können.

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Steigen Sie mit Qodana in die statische Codeanalyse ein

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Software-Reviews sollten mehr als nur einfache Probleme und Code-Smells umfassen. Sorgen Sie mit sicherheitsorientierten Code-Reviews für die Sicherheit und Compliance Ihres Codebestands.

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