TDD (test–driven development) – это процесс разработки программного обеспечения, при котором команда разработчиков сначала создает автоматизированные тесты для части функциональности, а затем пишет код для реализации этой функциональности.
Этот подход требует, чтобы команда писала тесты, определяющие желаемое поведение кода, а затем реализовала код, удовлетворяющий этим тестам. После этого происходит итерация написания кода и тестов до тех пор, пока не будет реализована желаемая функциональность.
TDD важна по нескольким причинам:
- Во-первых, она позволяет убедиться в том, что код работает так, как ожидается, путем проверки прохождения тестов. Это приводит к уменьшению количества ошибок и повышению уверенности в качестве кода.
- Во-вторых, TDD помогает выявлять и предотвращать регрессии – неожиданные изменения в поведении, вызванные модификацией кода.
- В-третьих, она может помочь в проектировании кода, поскольку позволяет сфокусироваться на ожидаемом поведении до его реализации.
- Наконец, TDD может облегчить совместную работу команды разработчиков, обеспечивая общее понимание разрабатываемой функциональности и общий набор тестов, определяющих эту функциональность.
БЕСПЛАТНО СКАЧАТЬ КНИГИ в телеграм канале "Библиотека тестировщика"
Основные преимущества TDD
“Не подготовившись, вы готовитесь к неудаче”. Бенджамин Франклин
Быстрая обратная связь
Одно из важнейших преимуществ TDD заключается в том, что она обеспечивает оперативную обратную связь по внесению изменений в код. Поскольку тесты автоматизированы, их можно выполнять быстро и легко. Это позволяет разработчикам выявлять проблемы и ошибки на ранних этапах цикла разработки. А раннее выявление ошибок, в свою очередь, позволяет устранить проблемы до того, как они станут более серьезными, что в конечном итоге экономит время и силы. При использовании TDD разработчики могут тестировать небольшие фрагменты кода по мере его написания, а не ждать, пока будет протестирована вся система сразу.
Повышение качества
TDD также может повысить общее качество кода. Написание тестов, определяющих ожидаемое поведение кода, дает разработчикам возможность убедиться в том, что код корректен и соответствует требованиям. Это позволяет уменьшить количество ошибок в коде и улучшить его сопровождаемость.
Кроме того, TDD побуждает разработчиков писать модульный, тестируемый код, что облегчает внесение изменений и добавление новых функций в будущем.
Удобство рефакторинга
Рефакторинг – это процесс улучшения дизайна существующего кода без изменения его поведения. Это важная часть разработки, поскольку она помогает поддерживать код в работоспособном и адаптируемом состоянии.
С помощью TDD рефакторинг можно выполнять проще и с большей уверенностью, поскольку разработчики могут использовать существующие тесты, чтобы убедиться, что код по-прежнему ведет себя так, как ожидалось. Это позволяет со временем вносить изменения в код, не допуская появления новых ошибок и не нарушая работы существующей функциональности.
Схема процесса TTD
Красная фаза
На первом этапе разработчик пишет тест для определенной части функциональности, но с расчетом на то, что этот тест будет неудачным. Данный этап называется “красным”, поскольку результаты тестирования, скорее всего, будут отображаться красным цветом, что свидетельствует о неудаче.
Возможные ошибки на красной фазе:
- Не писать провальный тест. Одна из основных целей красной фазы – определить конкретные требования к коду, который вы хотите написать. Если не написать тест на отказ, то можно упустить важные детали или предположения о том, что именно должен делать код.
- Написание слишком большого кода. На “красной” фазе все внимание должно быть сосредоточено на написании теста, который не сработает, а не на написании функционального кода. Если написать слишком много кода до того, как тест не сработает, можно сделать предположения о том, что должен делать код, а это может привести к проблемам в дальнейшем.
- Написание сложных тестов. Для того чтобы сделать “красную” фазу максимально эффективной, важно писать простые и понятные тесты. При написании сложных тестов будет трудно определить, что именно является причиной их отказа.
- Отсутствие анализа требований. Перед написанием теста важно проанализировать требования и убедиться, что имеется четкое понимание того, что должен делать код. Если этого не сделать, то можно написать тест, который не будет точно отражать потребности кода.
- Целостность проблемы. Если проблема, которую необходимо решить, является сложной, полезно разбить ее на более мелкие и управляемые части. Это облегчает выявление специфических требований и написание тестов, которые точно отражают то, что должен делать код. Если не разбить проблему на части, то могут возникнуть проблемы с написанием эффективных тестов.
Зеленая фаза
На втором этапе разработчик пишет минимальный объем кода, необходимый для прохождения теста. Этот шаг называется “зеленым”, поскольку результаты тестирования теперь будут отображаться зеленым цветом, что свидетельствует об успешности прохождения теста.
Возможные ошибки на зеленой фазе:
- Написание большего количества кода, чем необходимо. Зеленая фаза TDD заключается в написании как можно более простого кода, который сможет пройти тест. Если написать больше кода, чем необходимо, можно излишне усложнить код и затруднить его сопровождение.
- Написание неструктурированного кода. Хорошо структурированный и понятный код важен для долгосрочного сопровождения кодовой базы. Если плохо структурировать код на данном этапе разработки, то по мере роста кодовой базы его будет трудно понять и модифицировать.
- Сосредоточение внимания на реализации. Несмотря на важность написания функционального кода на зеленой фазе, важно также сосредоточиться на требованиях тестирования и общем дизайне кода. Если уделять слишком много внимания деталям реализации, можно упустить важные моменты проектирования, которые могут повлиять на работоспособность кода в долгосрочной перспективе.
- Игнорирование долгосрочных последствий кода. Очень важно учитывать долгосрочные последствия кода на этапе зеленой фазы. В противном случае код будет трудно модифицировать и поддерживать по мере развития проекта.
Фаза рефакторинга
На третьем этапе разработчик улучшает код, не меняя его поведения, чтобы сделать его более читаемым, удобным для сопровождения и эффективным. Этот этап называется рефакторингом, поскольку он предполагает реструктуризацию или реорганизацию кода с целью сделать его лучше, не меняя при этом его функциональности.
Возможные ошибки на этапе рефакторинга:
- Не тестировать после рефакторинга. После внесения изменений на этапе рефакторинга важно запустить модульные тесты, чтобы убедиться, что изменения не нарушили существующую функциональность.
- Не очищать код. Важно очистить код, чтобы удалить его дублирующие или ненужные участки, а также обеспечить его хорошую структуру и удобство чтения.
- Не учитывать влияние изменений. Рефакторинг иногда может иметь непредвиденные последствия, поэтому важно учитывать влияние любых изменений на код.
- Чрезмерное усложнение кода. Рефакторинг иногда может привести к излишнему усложнению кода, если в него внести слишком много изменений одновременно. Очень важно, чтобы изменения были простыми и направленными на улучшение сопровождаемости кода.
- Несбалансированный рефакторинг. Рефакторинг может отнимать много времени, поэтому важно найти баланс между регулярным рефакторингом, позволяющим поддерживать качество кода, и тем, чтобы не тратить слишком много времени на этот процесс в ущерб другим задачам разработки.
Основа совершенства TDD: эффективные тест-кейсы
Эффективные тест-кейсы являются основой процесса TDD. Они служат отправной точкой для каждой итерации цикла TDD и направляют разработку приложения. Эффективные тест-кейсы – это те, которые точно отражают ожидаемое поведение системы, охватывают все крайние случаи и сценарии и могут быть легко изменены по мере развития приложения.
Эффективные тесты, как правило, обладают следующими характеристиками:
- Они специфичны
Эффективные тесты нацелены на проверку одного элемента функциональности или поведения. Они не должны быть слишком широкими или общими. - Они повторяемы
Эффективные тесты можно выполнять многократно и каждый раз получать один и тот же результат. Они не должны зависеть от внешних факторов, таких как сетевое подключение или состояние системы. - Они независимы
Эффективные тесты не должны полагаться на результаты других тестов или зависеть от порядка их выполнения. - Они всесторонние
Эффективные тесты охватывают все возможные сценарии и крайние случаи, которые, как ожидается, будет обрабатывать код. - Они поддерживаемы
Эффективные тесты должны легко поддерживаться и обновляться по мере изменения кода. Они не должны быть чрезмерно сложными или трудными для понимания. - Они быстрые
Эффективные тесты должны выполняться быстро, чтобы обеспечить оперативную обратную связь с разработчиком. Медленные тесты могут затормозить процесс разработки и усложнить отладку.
В дополнение к этим характеристикам для создания эффективных тест-кейсов разработчики могут проделать следующие шаги:
- Определить следующий небольшой фрагмент функциональности, который необходимо добавить в код.
- Создать тест-кейс, который описывает ожидаемое поведение кода для данной функциональности.
- Убедиться в том, что тест не сработал, проверив его на соответствие коду. Это гарантирует, что тест проверяет то, что должен.
- Протестировать крайние случаи и неожиданные входы в дополнение к обычному сценарию использования, чтобы убедиться в надежности кода.
Когда речь идет о написании эффективных тест-кейсов, можно следовать нескольким рекомендациям, чтобы обеспечить высокое качество тестов и полное покрытие тестируемой функциональности. Одной из таких рекомендаций является использование шаблона Arrange-Act-Assert (AAA)/ Given-When-Then (GWT).
AAA или GWT
Шаблон Arrange-Act-Assert (AAA) или Given-When-Then (GWT) – это способ структурирования тест-кейсов, позволяющий сделать их более читабельными, удобными для сопровождения и эффективными. Этот шаблон помогает организовать различные части тест-кейса, облегчая его понимание и поиск неисправностей.
Разберем каждую часть этого шаблона на простом примере.
Arrange (Given)
Здесь задаются предварительные условия или начальное состояние теста. Подготавливается все, что необходимо для его выполнения. Этот процесс включает инициализацию переменных, создание объектов и организацию окружения.
# Test Case: Calculating the square of a number # Arrange (Given) number = 5 calculator = Calculator() # Assuming you have a Calculator class # At this point, 'number' is set to 5, and a 'calculator' # object is created.return num1 + num2;
Act (When)
Здесь выполняется тестируемое действие. Это конкретное поведение или вызов функции, которую нужно протестировать.
# Act (When) result = calculator.square(number) # At this point, the square of the 'number' is calculated # using the 'square' method of the 'calculator'.
Assert (Then)
На этом этапе происходит сверка фактического результата действия с ожидаемым. Это проверка того, что тестируемое поведение привело к ожидаемым результатам.
# Assert (Then) assert result == 25 # Assuming the square of 5 is expected to be 25 # If the result is not equal to 25, the test will fail.
Собираем все вместе
# Test Case: Calculating the square of a number # Arrange (Given) number = 5 calculator = Calculator() # Assuming you have a Calculator class # Act (When) result = calculator.square(number) # Assert (Then) assert result == 25 # Assuming the square of 5 is expected to be 25
Такая структура позволяет четко определить, что делает тест, и разделить различные задачи теста. Она также помогает определить источник сбоев, если тест не проходит.
Заключение
В сложной запутанной истории разработки программного обеспечения TDD выступает не просто как методология, но и как руководящая философия, направляющая нас к коду, который выдерживает испытания временем.
TDD – это не просто набор шагов, это образ мышления, стремление к совершенству. Она позволяет разработчикам целенаправленно создавать надежный, адаптируемый код и предвидеть проблемы до их возникновения. Применяя TDD, мы не просто создаем программное обеспечение, мы создаем устойчивые решения, нацеленные на будущее.
Перевод статьи «Test-driven Development (TDD): The Key to Building Robust and Maintainable Software Applications».