测试驱动开发实践 - Test-Driven Development

一.前言

不知道大家有没听过“测试先行的开发”这一说法,作为一种开发实践,在过去进行开发时,一般是先开发用户界面或者是类,然后再在此基础上编写测试。

但在TDD中,首先是进行测试用例的编写,然后再进行类或者用户界面的开发。由于要先开发测试用例,那么开发人员就必须清楚测试的目的,所测功能模块的业务逻辑以及需要测试的场景。

这样TDD确保了项目的代码与所需的业务是匹配的,并且在日后的开发工作中也能确保之前所做的功能的可测试性。

很多同学问TDD是使用那种编程语言,或者是某种技术,这里需要明确的是,TDD并不是某种技术,而是一种项目实践。

 

导语:

 

传统开发模式与TDD开发模式的区别在哪里?TDD开发的困难之处和优点是什么?TDD具体开发过程中又需要用到哪些技术知识点?且看本文作者通过实例来为你阐述TDD的开发流程,让你对TDD有一个大致的了解。

 

二.传统开发模式与TDD开发模式

1. 传统开发模式流程:

项目代码开发 -> 编写测试用例 –> 运行测试用例 -> 修复代码BUG

 

 

2. TDD开发模式流程

编写测试用例 -> 运行测试用例 –> 编写项目代码 -> 运行测试用例 -> 重构代码

 

 

三.TDD入门难题

说到写测试用例,一般的同学都觉得没啥问题,就根据已有的代码,顺着葫芦摸瓜的就把该测试的方法都照着“套”一遍,测试有哪些结果也得顺着项目的代码来。

至于这测试代码能不能测出项目的问题,那是另外的问题,关键是测试代码要Pass,那我的工作才能算完。

但是要在还没项目代码之前写测试用例,那就是等于我要凭空想象那些个抽象又晦涩难懂的功能点,还得要在心中勾勒出它们的轮廓以及细节,这不等于让我自己画个饼来充饥么?问题是我连这饼应该是啥样子都还没个谱,这是何等的悲凉啊,要是“蓝胖子”在我身边就好了~

 

 

 

四.TDD的优点

1. 保证代码质量,鼓励开发人员仅编写满足需求的代码。

“李雷”同学号称马虎王,经常各种物品丢失,比如女友(对象)丢失;借用物品(引用)丢失;使用“IO自来水”之后不关阀门;去仓库(Database)取货,因为忘记某些物品,不得不频繁往返等等。

“韩梅梅”同学功力深厚,精心打造出了一段瑞士军刀般的代码,耗时5天(其实此功能客户无扩展需求仅要求1天时间完成)。

而在TDD实践中,我们需要注重代码质量,并编写刚好适量的代码。

 

2. 保证代码与业务需求的一致性

一般来讲程序员都愿意把功能完美的体现在代码上,可有时候天不随人意,心里免不得担忧,我这代码能满足业务需求么?但在TDD中,首先是进行测试用例的编写,然后再进行类或者用户界面的开发。由于要先开发测试用例,那么开发人员就必须清楚测试的目的,这样TDD确保了项目的代码与所需的业务是匹配的。

 

3. 创建简明有针对性的接口

一日,“李雷”接到“韩梅梅”发来的为某个功能准备的闯关宝典和核心步骤(类库与接口)。可读了3000遍还是没有能理解,一方面是“韩梅梅”采用了古代文言文与现代拉丁语的混搭来书写核心步骤,另一方面“韩梅梅”的“韩”式1到1000000的命名规则让“李雷”在读了30秒核心步骤后,已经不知道第几条是第几条,。

在TDD实践中,我们要注重创建有意义的、简明的接口,因为这一点在与他人合作中尤其重要。

 

4. 与用户沟通,明确需求

在开发代码的过程中,我们总会有遇到不太明确的需求点,这个时候和需求人员沟通那是必不可少的,了解了功能的输入和输出才能保证完美的完成任务。在沟通的过程中也加深了与客户的信任和默契度,不知不觉中还能提高EQ,一举两得。

 

5. 回归测试,确保新的更改不影响现有功能

在“韩梅梅”同学开发某个功能3个月后,“李雷”接到上级指示,客户要扩展该功能,但是原有功能保持不变。在苦心操劳了之后,“李雷”同学光荣的完成了任务,正准备接受大家赞誉时,“韩梅梅”跳出来向大家诉苦,那就是“李雷”为了做扩展功能把她之前做的功能给弄坏了,当时“李雷”那个心啊,拔凉拔凉的!

TDD的开发中加入了回归测试,这样就确保了之前的功能的正确与完整性,减少不必要的问题。

 

6. 提升系统的开放性和扩展性

一直以来我们做事都要讲先后顺序,软件开发也有着类似的工序。“李雷”和“韩梅梅”被一起“充军”到某紧急功能模块上,并且“李雷”要等“韩梅梅”完成她的功能模块才能开始自己的模块。为了解决这个问题,项目组决定使用某些技术来解除他们的依赖关系,比如使用到IOC以及一些设计模式,让他们能够同时开发,之后再将两人的功能模块组装到一起。

 

五.TDD开发中需要使用到的技术知识点单元测试、依赖注入框架和模拟对象

1. TDD的工作流

TDD的工作流经常被描述为“红灯 -> 绿灯 -> 重构”:首先以一个未能通过的测试开始,随后编写足以通过该测试的代码,然后再重构代码。当然我们都不愿意看到不能通过的测试CASE,当你再继续编写项目代码,让原本不能通过的测试CASE通过的时候,你会感觉心里有一丝丝的惬意,然后再将代码优化重构,瞬间又有了些成就感。抿一口水,工作就这么快乐的完成了。

 

2. 伪对象、依赖注入框(DI/IOC)与模拟框架

就最简单的实践来说,比较常见的三层架构,UI层去调用业务逻辑层,业务逻辑层去调用数据持久层。

“韩梅梅”做业务层的代码,“李雷”做数据层的代码,于是乎“韩梅梅”变成了“黄世仁”,“李雷”就成了“杨白劳”,其中辛酸只有“李雷”知道!为了改变命运,“李雷”决定做个“假”的数据层对象(模拟对象)给“韩梅梅”用着,省的她每天都在那催命。

 

伪对象是对代替外部资源的简单模拟,它通常会在调用一个方法时为该方法返回预定义响应,但通常不会根据输入参数而改变响应。

于是乎“李雷”欢乐的开始了他的计划,把“韩梅梅”所需要的功能点都用接口来实现(interface),然后把这接口的方法在单独的一个模拟类里面都只写了个简单的壳,里面的各种返回值都写成“韩梅梅”想要的数据样例,最后语重心长的对“韩梅梅”说:“东西拿走喜儿给我留下…”,“韩梅梅”当然是欢快的蹦到了自己的座位上。

“韩梅梅”拿到李雷给的伪对象后,径直就用了起来,在所有需要伪对象的类里面都直接用了万能的“New”关键字来实例化这个伪对象,这招兼顾了简单与实惠,广大程序员爱好者都爱这么干。

但是 “韩梅梅”后来慢慢意识到不太对,我有许多地方都用用到NEW字,那不是以后“李雷”完成了他所谓的真的对象以后,我还必须得改我的代码,把我之前放进去的伪对象给替换为真正的对象?我这不是自己给自己找茬么。

“韩梅梅”赶紧找到带着黑框身背双肩包的师兄,细说了当前的苦衷。黑框师兄那舍得是师妹这么忧愁,赶紧拿出杀手锏“控制反转”中的一招“依赖注入”,让使用类中仅保留被调用对象的接口,然后动态的注入实例给这接口,这样子只要实现了这个接口的类都可以被任意替换使用,并且这个注入的动作一般是由某个框架来实现的,比如Autofac,、Unity或者Ninject等等。

这下子“韩梅梅”心里踏实了,管你“李雷,张雷,王雷”写什么伪对象或者真的对象,只要你的对象实现了指定的接口,我都能使用,而且我还不用自己去手动创建这个对象,省心又省时。

模拟框架是一系列用于快速创建伪对象的API,它能减少重复的代码,提高编码效率,比较常用的为Rhino, NSubstitute, Moq等。

 

“李雷”和“韩梅梅”就这么和谐的合作,但是随着任务的增多,发现问题来咯:

1)       “李雷”要手工做很多的伪对象给“韩梅梅”,任务繁重。

2)       每个对象的内部需求是不一样的,“李雷”发现要用一种通用的格式来创建这些伪对象几乎是不可能的。

3)       很多伪对象又依赖于其他的伪对象,这样子简直就是要让崩溃。

4)       很多为对象内部有状态需要保存,手动来写代码很难去维护这些状态标示。

“李雷”好不容易通过创建伪对象来摆脱“韩梅梅”的每日请安,这又掉进了创建无数伪对象的漩涡之中。于是“李雷”横渡远洋,爬山涉水,期望能找到一盏明灯解决这些问题,终于功夫不负有心人,“李雷”找到了神兵利器去解决这个问题,那就是模拟框架。

模拟框架帮助“李雷”快速的创建了各种“韩梅梅”需要的模拟对象,以及各种所需的API,弹指一挥间,李雷用这神兵利器已经杀敌无数,嘴角不由得上扬了一番!

 

3. 重构代码

但是问题总归还是有得,她发现自己有些功能虽然测试通过,但是代码写的不好,经常被黑眼圈师兄批评,说她的代码质量不高。

所以她必须尽可能在刚测试通过之后就尽可能的优化代码,一来是少挨骂;二来也是提高自己编码水平的一个机会,查漏补缺;三是贵人多忘事,何况是“我这等如花似玉的姑娘!”,如果不及早优化,恐怕以后很难有时间再来弄了。

因为已经有了测试代码,所以重构代码那也是很有保障的事情,如果我改错东西了,那么我写的测试用例肯定不能通过,这样子也能让我信心满满的去把这些个有臭味的代码大卸八块了。

 

六.工序流程

下面我们来看看“韩梅梅”和“李雷”他们的工作步骤:

1. 首先,韩梅梅和李雷分析了他们各自的业务,然后韩梅梅写出了她需要测试用例,里面尝试使用“李雷”将要提供的方法,并通过此方法获取数据。当然这些代码第一次是测试不通过的,因为里面需要的实现类还没有写。这里我们使用到Moq这样一个模拟框架。

 

测试用例的运行结果,大家也是知道的,两个字“悲催”!

 

 

2. 然后, “李雷”那边开始了数据持久层接口的编写(IProductRepository),“韩梅梅”拿到李雷提供的接口后,完成了业务逻辑层(ProductService)的代码编写,完毕之后大吐一口气:“小伙子终于给力了一次!”。

A.  “李雷”的代码如下,实际上“李雷”只是提供了接口(interface)给“韩梅梅”,他还并没有开始编写具体的实现类,但是韩梅梅已经可以通过该接口来工作了。

 

B. “韩梅梅”的服务类代码如下,她获取到“李雷”提供的数据持久层的接口后就开始欢快的编写代码,一切是那么的行云流水啊:

 

 

3. 接下来“韩梅梅”添加了各种需要的引用,再次运行起了测试用例,这次顺利的PASS了,心里那个激动,没的说!

 

 

 

4. 工作快要接近尾声,不过眼镜师兄提醒过“广大程序猿应该有高度的思想觉悟,不遗余力的提高代码质量”,为了达成这一目标,“韩梅梅”又开始了上跳下窜的“大家来找茬”。

她发现里面有段代码写的不好,循环太多,也不够整洁,她想优化下代码,又怕把写好逻辑弄坏了,不过现在有了测试用例,她不会再怕有这个问题,改错代码,测试用例自然也就无法通过。

   

再运行下测试用例,依然通过,此次代码优化完毕,如果还有新的问题可以在依葫芦画瓢的继续优化。     

 

 5. 与此同时,“李雷”那边的数据持久层代码也差不多写好了,大家总得需要把代码合起来作“集成测试”,这个时候就要用到IOC框架来把“李雷”编写的数据层实例注入到业务逻辑层,注入实例使用的是Autofac这个IOC框架,我们这里使用构造函数注入,关于注入框架的更多信息,请读者G….gle。

 

 

至此,“韩梅梅”与“李雷”各自的工作都完成了,大家也不在互相说啥,各自都优化了各自的功能代码,快乐的工作继续进行着,我们的TDD讲解也到此结束!

 

参考文献:

  1. Test Driven Development: By Example – Kent beck
  2. Refactoring: Improving the Design of Existing Code – Kent beck
  3. The Art of Unit Testing: With examples in .NET – Roy Osherove
  4. Professional test driven development with C# - James Bender, Jeff McWherter

 

本人最近开始学习TDD,藉此提升自己的能力。在学习过程会有一些心得体会,于是便会写一些博客来记录这些想法,有兴趣的朋友可以和我一起交流学习。

QQ群: 32745894,欢迎大家加入讨论!

posted @ 2015-06-23 18:23  偶行势箭  阅读(...)  评论(... 编辑 收藏