2011/12/18 18:58 |
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專案開發
測試
軟體工程
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前言
相信大家多多少少都有撰寫過Unit Test的程式，當然在軟體開發的過程中，可能因為時程或其他外在因素而導致無法持之以恆。但套句Ruddy老師的話，『要相信雲端的程式，還是Local端的程式？都不是，應該要相信測試過的程式』。
一個程式怎麼樣才算完成可以交付，怎麼證明這個程式沒有問題，應該就要有一份測試程式來證明，這些程式在這些test case裡面，程式是沒有問題的。
在Martin Fowler的Refactoring Improving the Design of Existing Code 第一章裡提到，The First Step in Refactoring：
Whenever I do refactoring, the first step is always the same. I need to build a solid set of tests for that section of code. The tests are essential because even though I follow refactorings structured to avoid most of the opportunities for introducing bugs, I'm still human and still make mistakes.
重構是維持系統可維護性幾近於無可避免的動作，想要讓系統更乾淨、更有效率、更好維護，第一件事仍然是撰寫好測試程式，因為原本程式是可以正常運作，為了效率更好、更容易維護而導致程式結果錯誤，這是不被允許的。
撰寫可自動化的測試程式，是一個貫穿整個軟體開發過程的活動，從還沒開始撰寫實際程式，到未來維護、改版時都仍須倚重於這些測試程式。
其實在前面重構系列的文章中，有一篇就提到了Stub的用法與原由，請參考：[ASP.NET]重構之路系列v5 –單元測試, Just Do It!!，這一篇則是由單元測試為切入點，來說明單元測試的一些重要資訊。
單元測試的意義
單元測試的意義，是希望每一個測試的method，都有相當簡單明確的意義，就是要證明某一項功能在某一個case底下，程式是如預期一般運作的。
為什麼需要單元測試
因為整合測試有這幾個缺點，
- 整合測試無法快速的定位出錯誤點：
整合測試為黑箱測試，當測試失敗時，只知道其中的功能有錯，而無法快速準確的定位是哪一個『單位』錯了。就像下圖一樣，中間有好多的路徑都可能會出錯。
- 整合測試花費的時間太久，需要的測試環境太複雜：
正因為整合測試要跑得功能太多，環境也可能太複雜（需要外界的檔案、DataBase、服務等等...），所以需要花很多時間。對工程師來說，即使寫好測試程式，按一下測試要等2~5分鐘，是讓人相當氣餒的。久而久之，越跑越久，久到乾脆不跑了。 - 整合測試涵蓋率不足：
即使我們使用了測試涵蓋率的工具，知道了哪些程式被整合測試測過，哪些沒被測過。我們卻不容易從整合測試的切入點，來補足沒有被涵蓋到的點。（雷公在雲上，要打到特定的人也是很有可能打歪的...）
以上的問題，都可以透過單元測試來解決。（前提是單元測試要寫對）
[註]基本上一個單元測試的執行時間如果超過0.1秒，就是一個很緩慢的單元測試程式。
何謂整合測試
簡單的說，就是與外部服務有相依的測試，我們稱之為整合測試。
何謂外部服務，例如以下幾種：
- 需連到資料庫。
- 需使用到網路。
- 程式需進行檔案存取(IO)。
- 需對測試環境進行特別的動作（例如需要先編輯設定檔，才能執行測試）。
單元測試應具備的特性
簡單用一個縮寫來表示：FIRST （參考自代碼整潔之道）
- Fast：快速。
- Independent：獨立。
- Repeatable：可重複。
- Self-Validating：可反應驗證結果。單元測試不論成功或失敗，都應該要從測試的reporting直接瞭解其意義或失敗原因。
- Timely：及時。單元測試應該恰好在使其通過的production code之前撰寫。
如何撰寫單元測試，而非整合測試
斬斷與外界服務的直接相依性，怎麼斬斷？透過介面是一個最好的方式。所有與外界服務（包括類別），都應該相依於介面，而不是直接相依於物件。（也就是IoC的方式，IoC的範例可以參考：
ASP.NET]重構之路系列v4 – 簡單使用interface之『你也會IoC』）
這邊舉一個發票資料更新的例子 （圖片來源：Working Effectively with Legacy Code）：
- 直接相依於DB class：
- 透過介面後，讓InvoiceUpdateResponder Class相依於IDBConnection，在production code中，再將DBConnection Class注入。
如此一來，在測試InvoiceUpdateResponder裡面的update()方法時，就不會與實際的DataBase相依。我們不再需要連接DataBase才能得到資料，而可以透過Stub Object的方式，直接定義該IDBConnection.getInvoices()回傳的資料清單。
何謂Stub
Stub指的是一種run time時建立的拋棄式instance，可以定義該Stub是繼承/實作哪一個介面或抽象類別，並指定哪一個方法該回傳什麼值（透過overrides方法），進而使得單元測試中的測試目標，不需與外界服務相依，而只需相依於介面，並將Stub Object注入。
實際的範例，請參考：[ASP.NET]重構之路系列v5 –單元測試, Just Do It!!裡面的步驟五，即透過Rhino.Mocks產生Stub：
- 定義這個stub物件是繼承/實作哪一個class(需要是abstract class或interface)。
- 定義被呼叫哪一個方法。
- 傳入哪一個參數。
- 預計會回傳什麼值。
結論
透過整篇文章，您應該可以確定一下，自己寫的測試程式，是屬於整合測試，或是單元測試。
強烈建議，整合測試專案與單元測試專案要拆開來放，當在開發階段或在CI server上建立Auto Build的時候，每一次程式碼的改變（開發告一段落或簽入至版本庫），都需要執行一次完整的單元測試，才能確保這一次的版本是如同預期，且沒有影響到其他程式。
如果整合測試專案與單元測試專案綁在一起，那這個動作就會有上述整合測試的缺點：慢！
慢，就代表不好用。不好用就代表大家不想用。大家不想用就代表導入障礙提高。最後花的建置成本可能就會付諸流水。
如果您還沒開始使用單元測試，建議您跨出第一步，會感受到新奇、興奮以及相當的挫折感。挫折感的來源，來自於production code耦合性過高，可測試性低，代表品質不好。
程式不能測試=品質不好？
這麼說雖沒有錯，但不夠完整。
程式的可測試性高，代表程式的耦合度低，耦合度低，則代表程式品質『可能』有一定水準。但，程式的可測試性低，沒法子測試，或難以測試，難以『維護』測試，則代表程式耦合度高，或是程式內聚力低，則代表程式品質不佳。這是全然無誤的。
所以，程式的可測試性，是系統的重要品質指標之一。
Reference
- 代碼整潔之道
- Working Effectively with Legacy Code
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