Какие преимущества дает применение практики модульного тестирования

Зачем нужны модульные тесты и как заставить их работать на вас

Преимущество программного обеспечения заключается в том, что оно может изменяться. Именно поэтому его называют «soft» обеспечение — оно более податливо, чем аппаратное обеспечение. Отличная команда инженеров должна быть замечательным активом компании, создавая системы, которые могут развиваться вместе с бизнесом, чтобы продолжать приносить пользу.

Так почему же мы так плохо справляемся с этой задачей? Сколько проектов, о которых вы слышали, полностью проваливаются? Или становятся «наследием», и их приходится полностью переписывать (и переписывать тоже часто неудачно!).

Как вообще происходит «отказ» программной системы? Разве ее нельзя просто менять до тех пор, пока она не станет правильной? Именно это нам и обещают!

Многие люди выбирают Go для создания систем, потому что в нем сделан ряд решений, которые, как можно надеяться, сделают его более устойчивым к наследию.

• По сравнению с моим предыдущим рассказом о Scala, где я описывал, что в ней достаточно веревок, чтобы повеситься, в Go всего 25 ключевых слов, и многие системы можно построить на основе стандартной библиотеки и нескольких других небольших библиотеках. Есть надежда, что на Go можно написать код и вернуться к нему через 6 месяцев, и он все еще будет иметь смысл.
• Инструментарий для тестирования, бенчмаркинга, линтинга и доставки является первоклассным по сравнению с большинством альтернатив.
• Стандартная библиотека великолепна.
• Очень высокая скорость компиляции, позволяющая работать с узкими петлями обратной связи.
• Обещание обратной совместимости с Go. Похоже, что в будущем Go получит дженерики и другие возможности, но разработчики пообещали, что даже код на Go, написанный 5 лет назад, будет по-прежнему собираться. Я буквально потратил несколько недель на обновление проекта со Scala 2.8 до 2.10.

Даже обладая всеми этими замечательными свойствами, мы все равно можем создавать ужасные системы, поэтому нам следует обратиться к прошлому и понять уроки программной инженерии, которые применимы независимо от того, насколько блестящим (или не очень) является ваш язык.

Эти законы описывают баланс между силами, стимулирующими новые разработки, с одной стороны, и силами, замедляющими прогресс, с другой стороны.

Эти силы представляются важными для понимания, если у нас есть надежда не оказаться в бесконечном цикле поставки систем, которые превращаются в наследие и затем переписываются снова и снова.

Закон непрерывных изменений

Любая программная система, используемая в реальном мире, должна меняться или становиться все менее и менее полезной в этой среде.

Кажется очевидным, что система должна меняться, иначе она становится менее полезной, но как часто это игнорируется?

Многие команды заинтересованы в том, чтобы выполнить проект к определенной дате, а затем перейти к следующему проекту. Если программа «удачная», то ее, по крайней мере, передают другому человеку, который будет ее поддерживать, но, конечно, не они ее написали.

Часто люди пытаются выбрать фреймворк, который поможет им «сделать быстро», но не обращают внимания на долговечность системы с точки зрения того, как она должна развиваться.

Даже если вы великолепный инженер-программист, вы все равно станете жертвой незнания будущих потребностей вашей системы. По мере изменения бизнеса часть написанного вами блестящего кода перестает быть актуальной.

Леман был на подъеме в 70-е годы, потому что он дал нам еще один закон, который можно пожевать.

Закон возрастающей сложности

По мере развития системы ее сложность возрастает, если не предпринимаются меры по ее снижению.

Он говорит о том, что нельзя превращать команды разработчиков программного обеспечения в слепые фабрики по производству функций, нагромождающие все новые и новые функции в надежде, что в долгосрочной перспективе программа выживет.

Мы должны постоянно управлять сложностью системы по мере изменения знаний о нашей области.

Рефакторинг

Существует множество аспектов программной инженерии, которые обеспечивают гибкость программного обеспечения, например:

• Расширение прав и возможностей разработчиков
• В целом «хороший» код. Разумное разделение задач и т.д. и т.п.
• Коммуникативные навыки
• Архитектура
• Наблюдаемость
• Развертываемость
• Автоматизированные тесты
• Петли обратной связи

Я собираюсь сосредоточиться на рефакторинге. Это фраза, которую часто произносят: «Нам нужно рефакторить это», — и которую не задумываясь произносят разработчики в первый день программирования.

Откуда взялась эта фраза? Чем рефакторинг отличается от написания кода?

Я знаю, что я и многие другие думали, что занимаемся рефакторингом, но ошибались.

Однако термин «рефакторинг» часто используется не по назначению. Если кто-то говорит о том, что во время рефакторинга система будет сломана на пару дней, можно быть уверенным, что он не занимается рефакторингом.

Так что же это такое?

Факторизация

При изучении математики в школе вы, вероятно, узнали о факторизации. Вот очень простой пример

Вычислить 1/2 + 1/4

Для этого необходимо произвести факторизацию знаменателей, превратив выражение в

2/4 + 1/4 , которое затем можно превратить в 3/4 .

Из этого можно извлечь несколько важных уроков. При факторизации выражения мы не изменили его значения. Оба выражения равны 3/4 , но нам стало проще с ними работать; изменив 1/2 на 2/4 , мы легче вписываем их в нашу «область».

Когда вы рефакторизуете свой код, вы пытаетесь найти способы сделать его более понятным и «вписать» в ваше текущее понимание того, что должна делать система. Очень важно, что при этом не следует изменять поведение.

Пример на языке Go

Вот функция, которая приветствует name на определенном language

func Hello(name, language string) string < if language == "es" < return "Hola, " + name >if language == "fr" < return "Bonjour, " + name >// imagine dozens more languages return "Hello, " + name > 

Десятки операторов if — это не очень хорошо, и у нас есть дублирование конкатенации приветствия, специфичного для языка, с , и name . Поэтому я рефакторю код.

func Hello(name, language string) string < return fmt.Sprintf( "%s, %s", greeting(language), name, ) >var greetings = map[string]string < "es": "Hola", "fr": "Bonjour", //etc.. >func greeting(language string) string < greeting, exists := greetings[language] if exists < return greeting >return "Hello" > 

Характер этого рефакторинга не так важен, важно то, что я не изменил поведение.

При рефакторинге можно делать все, что угодно: добавлять интерфейсы, новые типы, функции, методы и т.д. Единственное правило — не менять поведение.

При рефакторинге кода вы не должны менять поведение

Это очень важно. Если вы одновременно изменяете поведение, вы делаете две вещи одновременно. Как инженеры-программисты мы учимся разбивать системы на различные файлы/пакеты/функции/и т.д., потому что знаем, что пытаться разобраться в большой куче вещей очень сложно.

Мы не хотим думать о множестве вещей одновременно, потому что в этом случае мы совершаем ошибки. Я был свидетелем того, как многие начинания по рефакторингу проваливались из-за того, что разработчики откусывали больше, чем могли прожевать.

Когда я выполнял факторизацию на уроках математики с помощью ручки и бумаги, мне приходилось вручную проверять, не изменил ли я смысл выражений в своей голове. Как узнать, что мы не меняем поведение при рефакторинге, когда работаем с кодом, особенно в нетривиальной системе?

Те, кто предпочитает не писать тесты, обычно полагаются на ручное тестирование. Для любого, кроме небольшого проекта, это будет огромной потерей времени и не позволит масштабировать систему в долгосрочной перспективе.

Для безопасного рефакторинга необходимы модульные тесты, поскольку они обеспечивают

• Уверенность в том, что вы можете изменить код, не беспокоясь об изменении поведения
• Документацию для людей о том, как должна вести себя система
• Гораздо более быструю и надежную обратную связь, чем при ручном тестировании.

Пример на языке Go

Юнит-тест для нашей функции Hello может выглядеть следующим образом

func TestHello(t *testing.T) < got := Hello("Chris", es) want := "Hola, Chris" if got != want < t.Errorf("got %q want %q", got, want) >> 

В командной строке я могу запустить go test и получить немедленную обратную связь о том, изменили ли мои усилия по рефакторингу поведение. На практике лучше всего освоить волшебную кнопку для запуска тестов в редакторе/IDE.

Вы хотите достичь состояния, когда вы делаете

• Небольшой рефакторинг
• Запустить тесты
• Повторить

И все это в рамках очень жесткой обратной связи, чтобы не заблудиться в кроличьих норах и не наделать ошибок.

Наличие проекта, в котором все ключевые модели поведения протестированы и дают обратную связь менее чем за секунду, является очень мощной защитной сеткой, позволяющей проводить смелый рефакторинг, когда это необходимо. Это помогает нам справиться с наступающей силой сложности, которую описывает Леман.

Если модульные тесты так хороши, то почему иногда возникает сопротивление их написанию?

С одной стороны, есть люди (например, я), которые говорят, что модульные тесты важны для долгосрочного здоровья системы, поскольку они позволяют уверенно продолжать рефакторинг.

С другой стороны, есть люди, которые рассказывают о том, что модульные тесты мешают рефакторингу.

Спросите себя, как часто вам приходится менять тесты при рефакторинге? За годы работы я участвовал во многих проектах с очень хорошим тестовым покрытием, но инженеры не хотят заниматься рефакторингом из-за предполагаемых усилий по изменению тестов.

Это прямо противоположно тому, что нам обещают!

Почему так происходит?

Представьте, что вас попросили разработать квадрат, и мы решили, что лучший способ добиться этого — склеить два треугольника.

Мы пишем наши модульные тесты вокруг квадрата, чтобы убедиться, что стороны равны, а затем пишем тесты вокруг наших треугольников. Мы хотим убедиться, что наши треугольники отображаются корректно, поэтому мы утверждаем, что углы в сумме составляют 180 градусов, возможно, проверяем, что у нас их два, и т.д. и т.п. Покрытие тестами очень важно, а написать эти тесты довольно просто, так почему бы и нет?

Несколько недель спустя закон непрерывных изменений поражает нашу систему, и новый разработчик вносит некоторые изменения. Теперь он считает, что было бы лучше, если бы квадраты образовывались из двух прямоугольников, а не из двух треугольников.

Он пытается выполнить этот рефактор и получает неоднозначные сигналы от ряда неудачных тестов. Действительно ли он нарушил здесь важное поведение? Теперь ему приходится копаться в этих тестах с треугольниками и пытаться понять, что происходит.

На самом деле не так уж важно, что квадрат был образован из треугольников, но наши тесты ложно возвысили важность деталей реализации.

Отдавайте предпочтение тестированию поведения, а не деталей реализации

Когда я слышу жалобы на модульные тесты, это часто связано с тем, что тесты находятся на неправильном уровне абстракции. Они проверяют детали реализации, чрезмерно следят за взаимодействующими сторонами и слишком много имитируют.

Я считаю, что это происходит из-за непонимания того, что такое модульные тесты, и погони за суетными показателями (тестовое покрытие).

Если я говорю, что нужно тестировать только поведение, то не следует ли нам писать только системные/черно-ящичные тесты? Такие тесты действительно имеют большую ценность с точки зрения проверки ключевых действий пользователя, но они, как правило, дороги в написании и медленны в выполнении. По этой причине они не слишком полезны для рефакторинга, поскольку петля обратной связи работает медленно. Кроме того, по сравнению с модульными тестами, тесты «черного ящика» не слишком помогают в поиске первопричин.

Так каков же правильный уровень абстракции?

Написание эффективных модульных тестов — это проблема проектирования

Если на время забыть о тестах, то желательно иметь внутри системы автономные, разрозненные «блоки», сосредоточенные вокруг ключевых понятий в вашей области.

Мне нравится представлять себе эти блоки как простые кирпичики Lego, имеющие согласованные API, которые я могу объединять с другими кирпичиками для создания более крупных систем. Под этими API могут быть десятки вещей (типов, функций и т.д.), взаимодействующих между собой, чтобы заставить их работать так, как нужно.

Например, если вы пишете банк на Go, у вас может быть пакет «account». Он будет представлять API, не раскрывающий деталей реализации и легко интегрируемый.

Если у вас есть такие модули, которые соответствуют этим свойствам, вы можете написать модульные тесты для их публичных API. По определению эти тесты могут тестировать только полезное поведение. Под этими модулями я могу свободно рефакторить реализацию столько, сколько мне нужно, и тесты, по большей части, не должны мешать.

Являются ли эти тесты модульными?

ДА. Модульные тесты направлены против «модулей», как я описал. Они никогда не были направлены только против одного класса/функции/чего-либо еще.

Объединение этих концепций

• Рефакторинг
• Модульные тесты
• Проектирование модулей

Мы видим, что эти аспекты проектирования программного обеспечения усиливают друг друга.

Рефакторинг

• Дает нам сигналы о состоянии наших модульных тестов. Если приходится проводить ручные проверки, значит, нужно больше тестов. Если тесты ошибочно не работают, значит, наши тесты находятся на неправильном уровне абстракции (или не имеют никакого значения и должны быть удалены).
• Помогает нам справляться со сложностями внутри и между модулями.

Модульные тесты

• Обеспечивают безопасность при рефакторинге.
• Проверяют и документируют поведение наших модулей.

(Хорошо спроектированные) блоки

• Легко писать содержательные модульные тесты.
• Легко рефакторить.

Существует ли процесс, который поможет нам достичь точки, когда мы сможем постоянно рефакторить наш код, чтобы управлять сложностью и сохранять гибкость наших систем?

Зачем нужна разработка, управляемая тестами (TDD)

Некоторые люди, возможно, воспримут цитаты Лемана о том, что программное обеспечение должно меняться, и будут слишком много думать над сложными проектами, тратить много времени, пытаясь создать «идеальную» расширяемую систему, а в итоге все будет неправильно и ни к чему не приведет.

Это старые добрые времена программного обеспечения, когда команда аналитиков тратила 6 месяцев на написание документа с требованиями, а команда архитекторов — еще 6 месяцев на разработку дизайна, а через несколько лет весь проект проваливался.

Я говорю «старые добрые времена», но это все еще происходит!

Agile учит нас, что мы должны работать итеративно, начиная с малого и развивая программное обеспечение, чтобы мы получали быструю обратную связь о дизайне нашего программного обеспечения и о том, как оно работает с реальными пользователями; TDD реализует этот подход.

TDD учитывает законы, о которых говорит Леман, и другие уроки, которые трудно извлечь из истории, поощряя методологию постоянного рефакторинга и итеративной доставки.

Маленькие шаги

• Напишите небольшой тест для небольшого количества желаемого поведения
• Проверьте, что тест не работает с явной ошибкой (красный цвет)
• Напишите минимальное количество кода, чтобы тест прошел (зеленый)
• Рефакторинг
• Повторить

По мере освоения такой способ работы станет естественным и быстрым.

Вы станете ожидать, что этот цикл обратной связи не займет много времени, и будете испытывать беспокойство, если окажетесь в состоянии, когда система не «зеленая», поскольку это указывает на то, что вы, возможно, находитесь в кроличьей норе.

Вы всегда будете продвигать небольшую и полезную функциональность, комфортно подкрепленную обратной связью от ваших тестов.

Подведение итогов

• Сила программного обеспечения в том, что мы можем его менять. Большинство программ со временем потребует непредсказуемых изменений, но не стоит пытаться переборщить с проектированием, поскольку предсказать будущее слишком сложно.
• Вместо этого мы должны сделать так, чтобы наше программное обеспечение оставалось податливым. Для того чтобы изменить программное обеспечение, мы должны рефакторить его по мере развития, иначе оно превратится в беспорядок.
• Хороший набор тестов может помочь вам рефакторить быстрее и с меньшим стрессом.
• Написание хороших модульных тестов — это проблема дизайна, поэтому подумайте о том, как структурировать свой код, чтобы у вас были осмысленные блоки, которые вы можете соединить вместе, как кирпичики Lego.
• TDD может помочь в этом и заставить вас разрабатывать хорошо структурированное программное обеспечение итеративно, подкрепляя его тестами, чтобы помочь будущей работе по мере ее появления.

Мои пять копеек. Go позволяет одинаково именовать пакет в файлах с кодом модуля и с тестами, тогда у нас есть доступ к внутренней реализации модуля (императив), а не только к API модуля (декларатив). В статье нас призывают к TDD, при этом не спускаясь на императивный уровень, а формулируя тесты перед кодингом только на декларативном уровне. Но при рефакторинге я предпочёл бы иметь покрытие на императивном уровне. В наше время этого легко добиться с помощью ChatGPT. Тогда такие императивные модульные тесты не жалко выбрасывать вместе с модифицируемым кодом, если потребуется. Хорошо. А как бы улучшить Developer Experience для декларативных модульных тестов? Сплю и вижу процесс разработки по схеме: Event Modeling + BDD > Integration/Unit Tests (via gherkingen) > tests-first development for external API of modules > Unit Tests Coverage for internal functions in modules (via ChatGPT).

Unit-тестирование

Unit-тестирование, или модульное — это разновидность тестирования в программной разработке, которое заключается в проверке работоспособности отдельных функциональных модулей, процессов или частей кода приложения. Unit-тестирование позволяет избежать ошибок или быстро исправить их при обновлении или дополнении ПО новыми компонентами, не тратя время на проверку программного обеспечения целиком.

«IT-специалист с нуля» наш лучший курс для старта в IT

Зачем проводится unit-тестирование

Основной смысл модульного тестирования заключается в том, чтобы избежать накапливания ошибок в будущем, а также исключить регрессию уже отлаженных модулей. Например, у вас есть в целом готовое приложение, к которому необходимо добавить несколько новых функций или процессов. Если сначала выполнить интеграцию компонентов, а потом протестировать полностью «собранное» ПО, то ошибки в дополнениях могут привести к нестабильной работе всего приложения. Чтобы этого не произошло, легче протестировать добавляемые функции изолированно, а после устранения всех багов интегрировать их в программу.

Профессия / 8 месяцев
IT-специалист с нуля

Попробуйте 9 профессий за 2 месяца и выберите подходящую вам

Таким образом, unit-тестирование решает следующие задачи:

• поиск и исправление ошибок на ранних стадиях разработки программного продукта и, следовательно, снижение затрат в дальнейшем;
• лучшее понимание разработчиками базового кода проекта, более простая и быстрая корректировка продукта;
• повторное использование кода, в том числе с переносом (вместе с тестами) в другие продукты;
• использование юнит-тестов как проектной документации, по которой разработчики, не знакомые с кодом, могут понять принцип его работы.

Преимущества unit-тестирования

Применять модульное тестирование при разработке программных продуктов рекомендуется по следующим причинам:

• Простота. Написать тест для отдельного модуля проще, чем для приложения в целом. Соответственно, если нужно проверить не всю программу, а лишь ее часть (например, вышедшее обновление или патч), то можно использовать модульное тестирование, предварительно изолировав проверяемый фрагмент кода. Хотя интеграционное тестирование нужно будет провести в любом случае.
• Информативность. Хорошо составленный тест помогает разработчикам понять API приложения, функционал модуля, особенности его использования. Особенно это полезно в том случае, если при работе над проектом произошла смена ответственных за разработку и проверку специалистов.
• Параллельная разработка. Модульное тестирование позволяет проверить работу одного компонента приложения независимо от других. Благодаря этому можно параллельно разрабатывать различные программные модули, тем самым сократив время на создание и отладку продукта.
• Возможность повторного использования. Создав однажды тест для проверки отдельного модуля, разработчик может вернуться к нему позднее, чтобы протестировать работу компонента еще раз. Регрессионное тестирование состоит в написании контрольных примеров для всех функций, которые помогают выявить ошибки, вызванные внесенными изменениями.

Недостатки unit-тестирования

Несмотря на свои достоинства, модульное тестирование не является панацеей от всех болезней кода:

• Модульное тестирование не гарантирует, что будут найдены все ошибки. Причина в том, что даже в относительно простых программах невозможно предугадать все сценарии их выполнения.
• Unit-тестирование применяется к изолированным фрагментам кода, поэтому может выявить только ошибки проверяемого модуля. Оно не способно показать баги, возникающие при интеграции модуля с другими компонентами приложения. Также unit-тестирование не способно выявить системные ошибки продукта в целом.

Модульное и интеграционное тестирование

Часто unit-тестирование путают с интеграционным, но это два разных по реализации и назначению уровня проверки программного обеспечения. Отличительные особенности модульного тестирования:

• узкая специализация — проверке подвергаются отдельные модули, а не все приложение в целом;
• простая реализация — тестирование модулей по отдельности (особенно при параллельной разработке) достаточно легкое в плане реализации, может проводиться без привлечения внешних ресурсов.

Напротив, интеграционное тестирование отличается следующими особенностями:

• общей направленностью — проверке подвергается не каждый модуль, а вся система, включая основное ядро и функциональные компоненты;
• сложностью — интеграционное тестирование проводится в среде, максимально близкой к реальной, поэтому требует привлечения внешних ресурсов (баз данных, веб-серверов).

В реальной практике эти два уровня тестирования не противопоставляются, а дополняют друг друга. Проверка каждого модуля снижает количество багов, которые обязательно проявятся при интеграции компонентов. А интеграционное тестирование позволит оценить взаимодействие программных модулей друг с другом и ядром приложения.

Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить

Виды и методы модульного тестирования

Виды

Ручное. Проводится максимально просто по заранее составленному документу с пошаговыми инструкциями. Однако такой подход возможен только с небольшими и несложными фрагментами кода и к тому же даже в этом случае он занимает много времени.

Автоматизированное. Unit-тестирование заключается в использовании специально разработанных тестовых сред, которые проверяют работу модуля и выявляют в ней ошибки. Такой подход имеет следующие особенности:

• Для каждой функциональной части приложения пишется отдельный модульный тест. Применять один и тот же тест для проверки разных компонентов нельзя.
• Проверяемый модуль должен быть изолирован от ядра приложения и других компонентов, чтобы исключить искажение результатов тестирования. Поэтому модульная проверка проводится не в естественной среде, а в специально разработанной тестовой.
• Использование автоматизированной тестовой среды позволяет смоделировать различные сценарии поведения кода. Если по ходу проверки были выявлены серьезные ошибки, такая система останавливает процесс до их устранения разработчиком, а потом снова запускает тест.

Методы

«Черного ящика». В этом случае тестирование происходит по входным и выходным сигналам модуля без анализа структуры его кода. Чаще всего такой метод применяется, когда проверку выполняет разработчик, который не участвовал в создании компонента.

«Белого ящика». Суть этого метода в том, что тестируются внутренняя структура модуля, его возможности, особенности поведения, реакция на входные сигналы и т.д. Иными словами, компонент изначально полностью прозрачен и понятен разработчику, который оценивает все внутренние и внешние аспекты его работы.

Для понимания unit-тестирования рассмотрим подробнее, как оно происходит по методу «белого ящика». В этом случае оно состоит из трех этапов:

• Анализ отдельного модуля. На этой стадии тестирования разработчик изучает внутреннюю структуру кода, функционал и поведение исследуемого компонента. Данный этап пройдет значительно быстрее, если программист сам создавал модуль или участвовал в его создании. Если нет — ему придется поднимать соответствующую документацию, консультироваться с создателем тестируемого фрагмента кода. Главная задача заключается в полном понимании того, как устроен и работает проверяемый программный компонент.
• Создание кейс-теста. Это сценарий или модель, которые должны показать, как проверяемый модуль ведет себя в реальной обстановке. Кейс-тесты создают искусственную среду, максимально близкую к реальной, но без привлечения внешних ресурсов, которые обычно задействуются в работе программного обеспечения (веб-серверов, баз данных и т.д.).
• Тестирование модуля. Проверяемый компонент, предварительно изолированный от ядра приложения и других модулей, запускается в кейс-тесте. При этом разработчик смотрит на то, как он реагирует на входные сигналы, как работает сам код, соответствует ли его структура выполняемым задачам, анализирует возможные ошибки и т.д.

Часто к одному и тому же компоненту ПО разработчик применяет различные методики тестирования. Указанные методы «черного и белого ящиков» не исчерпывают всех методик и инструментов проверки. Зачастую разработчик создает под каждый проект уникальные способы тестирования, учитывающие особенности программного продукта.

Разработка через тестирование

Стандартна ситуация, когда разработчик сначала написал код, а затем создает под него тест и выполняет проверку. Но в программировании часто используется и обратный процесс: сначала разрабатывается тест, а модуль создается на его основе. Такой подход называется «разработка через тестирование». Суть его в том, чтобы с помощью заранее написанного теста определить требования к будущему программному компоненту. Цикл разработки через тестирование насчитывает несколько этапов:

• Добавление теста. Оно происходит перед добавлением каждой новой функции в программу. Написанный тест не запускается по причине того, что проверяемый фрагмент кода еще не написан. Если тестирование сработало — значит, аналогичная или похожая функция в программе уже есть или тест написан некорректно. Сам тест тоже представляет собой программу, поэтому разработчик предварительно должен четко понять, какие результаты она должна показать в случае успешного тестирования.
• Написание кода. Ориентируясь на то, как должна себя повести тест-программа в «идеальном» случае, разработчик пишет код самого модуля. Причем он не обязан быть сразу совершенным — все неточности будут отшлифованы в последующих циклах разработки. Главное, что требуется от кода, — это прохождение теста. Как только разрабатываемый фрагмент написан, он прогоняется через тест-программу и анализируется.
• Рефакторинг. Убедившись, что написанный модуль успешно проходит тест, разработчик проверяет его на дублирование, неточности, мусорный код и т.д. Задача на этом этапе — максимально очистить фрагмент, сделать его более прозрачным, простым и понятным.

Разработка через тестирование не ограничивается одним циклом: они повторяются каждый раз при добавлении в приложение новых функций, процессов или других объектов. Если в очередной итерации ранее проходивший тестирование код вдруг выдал ошибку, разработчик всегда может откатить внесенные изменения, которые ее вызвали.

Этот метод разработки имеет свои преимущества:

• Код становится более простым и понятным, так как пишется под конкретные требования, заданные в тесте.
• Сокращается время разработки, в том числе за счет более частого использования отката модуля к работающей версии, чем отладки неработающей.
• Дизайн программы становится более удобным для пользователей, так как продумывается заранее, до написания кода, а не подгоняется под него.
• Снижается количество багов, так как разработчик изначально знает, что хочет получить от своего кода, а не использует метод проб и ошибок.
• Заранее написанный тест можно использовать в дальнейшем в качестве проектной документации к программному продукту.

Рекомендации к unit-тестам

Чтобы модульное тестирование было максимально эффективным, тесты должны:

• соответствовать конкретному модулю — нельзя применять один и тот же тест для тестирования разных по назначению и реализации программных компонентов;
• быть автоматизированными — тест лучше вписать в сам код, тогда он будет запускаться автоматически и сильно упростит жизнь разработчику;
• быть своевременными — если тест нельзя написать до разработки самого кода, его лучше создавать параллельно, что сэкономит много времени в дальнейшем;
• отвечать основным задачам — при написании теста не нужно стараться учесть все возможные сценарии, лучше сосредоточиться сначала на основных, а остальные дополнять по мере необходимости;
• иметь хорошее название — описывающее, что именно тестируется, в каких условиях и с каким желаемым результатом.

Когда не стоит проводить unit-тестирование

Модульное тестирование — не универсальный инструмент проверки программного продукта. В некоторых ситуациях оно лишь отнимет время и силы, не показав значимого результата, например:

• при тестировании сложных и разветвленных алгоритмов, таких как красно-черное дерево, придется разработать большое число тестов, что существенно усложнит и замедлит проверку;
• отсутствии четких результатов — например, в математическом моделировании природных процессов, настолько сложных, что их «выход» невозможно спрогнозировать, а можно только описать в виде интервалов вероятных значений;
• тестировании кода, взаимодействующего с системой, — например, модуля, связанного с портами, таймерами и другими «нестабильными» компонентами, от которых его сложно изолировать;
• проверке всего приложения — модульное тестирование не покажет ошибки интеграции, баги ядра и другие аспекты, не относящиеся непосредственно к конкретному модулю;
• недостаточной квалификации самого разработчика и низкой культуре программирования, так как модульное тестирование работает только при строгом соблюдении технологии, постоянном отслеживании всех вносимых в модуль изменениях.

Unit-тестирование окажется бесполезным и при проверке максимально простого кода. Точнее, оно сработает и покажет правильный результат, но сил на написание теста уйдет больше, чем на «ручной» анализ модуля.

Unit-тестирование — это эффективный и полезный инструмент, позволяющий избежать накопления ошибок при разработке программного обеспечения и сильно упрощающий проверку на более высоких уровнях (интеграционную, системную, приемочную).

IT-специалист с нуля

Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.

Статьи по теме:

Что такое модульное тестирование?

Модульное тестирование — это процесс тестирования наименьшей функциональной единицы кода. Тестирование программного обеспечения помогает обеспечить качество кода и является неотъемлемой частью разработки программного обеспечения. При разработке программного обеспечения рекомендуется писать программы в виде небольших функциональных блоков, а затем создавать модульный тест для каждой единицы кода. Сначала вы можете написать модульные тесты в виде кода. Затем запускайте этот тестовый код автоматически каждый раз, когда вы вносите изменения в программный код. Таким образом, если тест не удался, вы можете быстро выделить область кода, в которой есть ошибка. В модульном тестировании применяются парадигмы модульного мышления, оно улучшает охват и качество тестирования. Автоматизированное модульное тестирование позволяет вам или вашим разработчикам уделять больше времени созданию кода.

Что такое модульный тест?

Модульный тест – это блок кода, позволяющий проверить точность небольшого изолированного блока кода приложения, обычно функции или метода. С его помощью можно проверить, работает ли блок кода должным образом в соответствии с теоретической логикой разработчика. Модульный тест может взаимодействовать с блоком кода только через входные и полученные утвержденные (истинные или ложные) выходные данные.

В одном блоке кода также может быть набор модульных тестов, или тестовых случаев. В нем предусмотрены все ожидаемые модели поведения блока кода. Однако не всегда есть необходимость в определении такого набора.

Если для блока кода требуется запуск других элементов системы, модульный тест нельзя использовать с этими внешними данными. Его нужно выполнять изолированно. Для обеспечения функциональности кода могут потребоваться другие системные данные, такие как базы данных, объекты или сетевая коммуникация. В таком случае вместо этого следует использовать заглушки данных. Легче всего писать модульные тесты для небольших и логически простых блоков кода.

Стратегии модульного тестирования

При создании модульных тестов можно использовать несколько простых методов, чтобы обеспечить охват всех тестовых случаев.

Логические проверки

Выполняет ли система правильные вычисления и следует по правильному пути в процессе выполнения кода, получив надлежащие и ожидаемые вводные данные? Все ли пути в коде покрываются заданными входными данными?

Проверки границ

Как система реагирует на заданные входные данные? Как она реагирует на типичные входные данные, пограничные случаи или неправильные входные данные?

Предположим, вы ожидаете целочисленное входное значение от 3 до 7. Как система реагирует на использование 5 (типичные вводные данные), 3 (пограничный случай) или 9 (неправильные вводные данные)?

Обработка ошибок

Как система реагирует на ошибки во входных данных? Предлагается ли пользователю ввести входные данные еще раз? Выходит ли программное обеспечение из строя?

Объектно-ориентированные проверки

Если состояние каких-либо постоянных объектов меняется при запуске кода, правильно ли обновляется объект?

Пример модульного теста

Вот пример очень простого метода в Python и несколько тестовых случаев с соответствующим кодом модульного тестирования.

Метод Python

def add_two_numbers(x, y):

Соответствующие модульные тесты

result = add_two_numbers(5, 40)

assert result == 45

result = add_two_numbers(-4, -50)

assert result == -54

result = add_two_numbers(5, -5)

assert result == 0

Каковы преимущества модульного тестирования?

Модульное тестирование имеет целый ряд преимуществ для проектов по разработке ПО.

Эффективное обнаружение ошибок

Если в блоке кода есть ошибки ввода, вывода или логические ошибки, модульные тесты помогут выявить их до того, как они попадут на стадию производства. При изменении кода вы запускаете тот же набор модульных тестов (наряду с другими тестами, например интеграционными) и ожидаете тех же результатов. Если тесты терпят неудачу (их также называют прерванными тестами), это указывает на ошибки, основанные на регрессии.

Модульное тестирование также помогает быстрее находить ошибки в коде. Благодаря этому разработчики не тратят много времени на отладку. Они могут быстро определить точную часть кода, содержащую ошибку.

Документация

Важно документировать код, чтобы точно знать его задачу. Модульные тесты также служат формой документации.

Другие разработчики читают тесты, чтобы узнать, какое поведение ожидается от кода во время его выполнения. Они используют эту информацию для доработки или рефакторинга кода. Рефакторинг позволяет повысить производительность кода и улучшить его структуру. После внесения изменений в код можно повторно выполнить модульное тестирование, чтобы убедиться в том, что он работает должным образом.

Как разработчики используют модульные тесты?

Разработчики используют модульные тесты на разных этапах жизненного цикла разработки ПО.

Разработка через тестирование

Разработка через тестирование (TDD) – это процесс, когда разработчики создают тесты для проверки функциональных требований ПО перед написанием кода. Если сначала написать тесты, код сразу же можно проверить на соответствие требованиям после завершения кодирования и выполнения тестов.

После завершения работы над блоком кода

После завершения работы над блоком кода следует разработать модульные тесты, если это еще не сделано благодаря TDD. Затем можно сразу запускать их для проверки результатов. Во время проверки системы они выполняются в рамках набора других тестов ПО. Как правило, это первый набор тестов, выполняемых во время полного тестирования системного ПО.

Эффективность DevOps

Одним из основных направлений применения DevOps к разработке ПО является непрерывная интеграция и доставка (CI / CD). Любые изменения в коде автоматически интегрируются в более широкую кодовую базу, проходят автоматическое тестирование и затем развертываются, если тесты проходят успешно.

Модульные тесты составляют часть набора тестов наряду с интеграционным тестированием. Они автоматически запускаются в конвейере CI / CD, обеспечивая высокое качество кода при его обновлении и изменении с течением времени.

В каких случаях модульное тестирование является нецелесообразным?

Модульное тестирование не всегда нужно выполнять для каждого отдельного тестового случая, в каждом блоке кода и в каждом проекте. Вот несколько примеров, когда модульное тестирование можно пропустить.

Ограничения по времени

Даже когда разработчики пишут модульные тесты с использованием сред генеративного модульного тестирования, это все равно отнимает у них большое количество времени. Модульные тесты на основе входных и выходных данных создаются проще по сравнению с логическими проверками.

Во время написания тестов разработчики отвлекаются на рефакторинг кода. Из-за этого процесс разработки затягивается и существенно возрастает бюджет.

Проектирование пользовательских интерфейсов (UX / UI)

Если в основной системе внешний вид играет большую роль, чем логика, в модульных тестах нет необходимости. В таких случаях целесообразнее применять другие виды тестирования, например ручное.

Устаревшие кодовые базы

Написание тестов для обхода устаревшего кода может оказаться практически невозможным, в зависимости от стиля написанного кода. Поскольку для модульных тестов требуются фиктивные данные, процесс их написания для тесно взаимосвязанных систем, предусматривающих синтаксический анализ данных, может быть довольно трудоемким.

Быстро меняющиеся требования

В зависимости от проекта на любом рабочем этапе ПО могут масштабировать, изменять его направление или полностью удалять его части. Если существует вероятность того, что требования будут часто меняться, нет особых причин писать модульные тесты для каждого разработанного блока кода.

Каковы рекомендации по использованию модульного тестирования?

Ниже представлены несколько рекомендаций по использованию модульного тестирования, благодаря которым вы сможете получить максимальную отдачу от своего процесса.

Используйте интегрированную среду модульного тестирования

Написание подробных и полностью настраиваемых модульных тестов для каждого отдельного блока кода отнимает время. Для каждого популярного языка программирования существуют свои среды автоматизированного тестирования.

Например, в Python есть pytest и unittest – две разные среды для модульного тестирования. Среды тестирования широко используются в разных проектах по разработке ПО любого масштаба.

Автоматизируйте модульное тестирование

В процессе разработки ПО модульное тестирование нужно выполнять для разных событий. Например, их можно использовать перед внесением изменений в филиал с помощью ПО для контроля версий или перед развертыванием программных обновлений.

Модульное тестирование также можно выполнять по расписанию для всего проекта. Автоматизированное модульное тестирование обеспечивает выполнение тестов во всех соответствующих событиях и случаях на протяжении всего жизненного цикла разработки.

Используйте только одно утверждение assert

Для каждого модульного теста должен быть только один истинный или неправильный результат. Убедитесь, что в вашем тесте используется только одно утверждение assert. В случае неудачной проверки утверждения assert в блоке с несколькими такими утверждениями будет сложно определить, в каком из них возникла проблема.

Внедрите модульное тестирование

Несмотря на то что модульное тестирование является важной частью разработки ПО, в большинстве проектов на него не выделяются ресурсы. Когда проекты создаются в качестве прототипов, представляют собой небольшие проекты с участием сообщества или просто быстро кодируются, этап модульного тестирования можно пропустить из-за временных ограничений.

Однако когда проекты создаются с использованием модульного тестирования в качестве стандартной практики с самого начала, станет гораздо проще выполнять и повторять этот процесс.

Чем модульное тестирование отличается от других типов тестирования?

Помимо модульного тестирования существует также множество других методов проверки ПО. Все они играют определенную роль в жизненном цикле разработки.

• Интеграционное тестирование позволяет проверить правильность работы различных частей программной системы, предназначенных для взаимодействия.
• Функциональное тестирование – соответствие программной системы требованиям к ПО, изложенным перед сборкой.
• Тестирование производительности – соответствие ПО ожидаемым эксплуатационным требованиям, таким как скорость и объем памяти.
• Приемочное тестирование – это ручная проверка работы ПО заинтересованными сторонами или группами пользователей.
• С помощью тестирования безопасности ПО проверяется на наличие известных уязвимостей и угроз. Оно включает анализ поверхностей атак, в том числе точек стороннего доступа к ПО.

Для этих методов тестирования ПО обычно требуются специализированные инструменты и проведение независимых процессов. Многие из них также выполняются после разработки базового функционала приложения.

Модульные тесты, в свою очередь, выполняются для каждого созданного кода. Их можно написать сразу после создания кода и выполнить без каких-либо специальных инструментов. Модульное тестирование относится к одним из самых простых типов проверки ПО.

Как AWS может помочь удовлетворить ваши требования к модульному тестированию?

Amazon Web Services (AWS) предоставляет разработчикам огромный ряд преимуществ. С помощью модульного тестирования и интеграционных тестов можно разрабатывать и запускать код, а также тестировать программное обеспечение (ПО). Кроме того, можно запускать конвейеры DevOps и использовать множество возможностей для разработки.

Инструменты AWS для разработчиков предлагают интегрированные среды разработки (IDE), плагины и пакеты SDK для нескольких языков программирования и соответствующих сценариев использования. Среди других преимуществ, эти инструменты повышают эффективность модульного тестирования.

AWS Fargate – это ядро для бессерверных вычислений с оплатой по факту использования, которое позволяет сосредоточиться на создании приложений без управления серверами. В Fargate можно легко запустить ПО для автоматизированного модульного тестирования, чтобы упростить разработку приложений.

На Торговой площадке AWS также можно найти стороннее ПО для модульного тестирования. Вы можете быстро внедрить его с необходимыми средствами управления. Продавцы на Торговой площадке AWS предлагают гибкие варианты ценообразования, благодаря чему можно платить только за то, что вам нужно, и по мере необходимости.

Создайте аккаунт уже сегодня и начните работу с модульным тестированием на AWS.

Какие преимущества дает применение практики модульного тестирования

09 июня 2020
Модульное тестирование: что это?
Типы, инструменты.
Что такое модульное тестирование? Зачем оно нужно? Примеры, подходы, стратегия и методологии.

В этой статье вы найдете следующую информацию:

• Что такое модульное (Unit) тестирование?
• Зачем оно нужно?
• Как его провести?
• Методы модульного тестирования
• Разработка через тестирование (TDD)
• Преимущества модульного тестирования
• Недостатки модульного тестирования
• Рекомендации по модульному тестированию

В моделях разработки SDLC, STLC, V Model модульное тестирование – это первый уровень тестирования, выполняемый перед интеграционным тестированием. Модульное тестирование – это метод тестирования WhiteBox, который обычно выполняется разработчиком. На деле же из-за нехватки времени или халатности разработчиков, иногда модульное тестирование приходится проводить QA инженерам.

Зачем нужно модульное тестирование?

Отсутствие модульного тестирования при написании кода значительно увеличивает уровень дефектов при дальнейшем (интеграционном, системном, и приемочном) тестировании. Качественное модульное тестирование на этапе разработки экономит время , а следовательно, в конечном итоге, и деньги.

Модульное тестирование
Unit Testing
Интеграционное тестирование
Integration Testing
Системное тестирование
System Testing
Приемочное тестирование
Acceptance Testing

1. Модульные тесты позволяют исправить ошибки на ранних этапах разработки и снизить затраты.
2. Это помогает разработчикам лучше понимать кодовую базу проекта и позволяет им быстрее и проще вносить изменения в продукт.
3. Хорошие юнит-тесты служат проектной документацией.
4. Модульные тесты помогают с миграцией кода. Просто переносите код и тесты в новый проект и изменяете код, пока тесты не запустятся снова.

• Разработчик записывает в приложение единицу кода, чтобы протестировать ее. После: они комментируют и, наконец, удаляют тестовый код при развертывании приложения.
• Разработчик может изолировать единицу кода для более качественного тестирования. Эта практика подразумевает копирование кода в собственную среду тестирования . Изоляция кода помогает выявить ненужные зависимости между тестируемым кодом и другими модулями или пространствами данных в продукте .
• Кодер обычно использует UnitTest Framework для разработки автоматизированных тестовых случаев. Используя инфраструктуру автоматизации, разработчик задает критерии теста для проверки корректного выполнения кода, и в процессе выполнения тестовых случаев регистрирует неудачные. Многие фреймворки автоматически отмечают и сообщают, о неудачных тестах и могут остановить последующее тестирование, опираясь на серьезность сбоя.
• Алгоритм модульного тестирования:
  • Создание тестовых случаев
  • Просмотр / переработка
  • Базовая линия
  • Выполнение тестовых случаев.

  Ниже перечислены методы покрытия кода:

  • Заявление покрытия
  • Охват решений
  • Охват филиала
  • Состояние покрытия
  • Покрытие конечного автомата

  Пример модульного тестирования: фиктивные объекты

  Модульное тестирование основывается на создании фиктивных объектов для тестирования фрагментов кода, которые еще не являются частью законченного приложения. Подставные объекты заполняют недостающие части программы.

  Например, у вас может быть функция, которая нуждается в переменных или объектах, которые еще не созданы. В модульном тестировании они будут учитываться в форме фиктивных объектов, созданных исключительно для целей модульного тестирования, выполненного в этом разделе кода.

  Разработка через тестирование (TDD)

  Модульное тестирование в TDD включает в себя широкое использование платформ тестирования. Каркас модульного тестирования используется для создания автоматизированных модульных тестов. Структуры модульного тестирования не являются уникальными для TDD, но они необходимы для него. Ниже некоторые преимущества TDD:

  • Тесты написаны перед кодом
  • Можно положиться на тестирование фреймворков
  • Все классы в приложениях протестированы
  • Быстрая и простая интеграция
  • Разработчики, желающие узнать, какие функциональные возможности предоставляет модуль и как его использовать, могут взглянуть на модульные тесты, чтобы получить общее представление об API модуля.
  • Модульное тестирование позволяет программисту выполнить рефакторинг кода на этапе регрессионного тестирования и убедиться, что модуль все еще работает правильно. Процедура заключается в написании контрольных примеров для всех функций и методов, чтобы в случае, если изменение вызвало ошибку, его можно было быстро идентифицировать и исправить.
  • Можем тестировать части проекта, не дожидаясь завершения других.
  • Не выявит всех ошибок. Невозможно оценить все пути выполнения даже в самых тривиальных программах.
  • Модульное тестирование по своей природе ориентировано на единицу кода. Следовательно, он не может отловить ошибки интеграции или ошибки системного уровня.

  Рекомендации по модульному тестированию

  • Модульные тесты должны быть независимыми. В случае каких-либо улучшений или изменений в требованиях, тестовые случаи не должны меняться.
  • Тестируйте только один модуль за раз.
  • Следуйте четким и последовательным соглашениям об именах для ваших модульных тестов
  • В случае изменения кода в каком-либо модуле убедитесь, что для модуля имеется соответствующий тестовый пример, и модуль проходит тестирование перед изменением реализации.
  • Пофиксите все выявленные баги перед переходом к следующему этапу, как минимум в модели разработки SDLC.
  • Примите подход «тест, как ваш код». Чем больше кода вы пишете без тестирования, тем больше сценариев вам придется проверять на наличие ошибок в дальнейшем.

  Статья подготовлена на основе материалов сайта guru99.com

  Похожие публикации:

  1. Prevent proxy connections minecraft что это
  2. Как в кореле выделить все объекты одного цвета
  3. Почему вместо ummy video downloader устанавливается televzr
  4. Почему кисть в фотошопе рисует пикселями