單元測試實(shí)踐的主要問題與解決(1)
本文是我在“第十屆中國系統(tǒng)與軟件過程改進(jìn)年會(huì)廣東會(huì)場”所作演講的整理稿,主要分享單元測試的一些要點(diǎn)、單元測試實(shí)踐的主要問題,以及如何來解決這些問題。
一、單元測試概述
1.1 什么是單元測試
單元測試,就是針對代碼單元的獨(dú)立測試。為什么需要單元測試呢?這是代碼的基本特性決定了的。代碼有一個(gè)基本特性,就是對數(shù)據(jù)分類處理。
代碼通常會(huì)有很多的判定。一個(gè)判定,就是一次分類。嵌套的判定,會(huì)使分類次數(shù)的翻倍。
如果我們在寫代碼的時(shí)候,有一個(gè)分類漏掉了,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Bug;如果一個(gè)分類,雖然寫了代碼,但是處理不正確,也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Bug。一個(gè)函數(shù)要沒有錯(cuò)誤,必須做到兩點(diǎn):1,對數(shù)據(jù)的分類必須完整;2,每一個(gè)分類的處理必須正確。做到了這兩點(diǎn),就可以說,代碼的功能邏輯是正確的。
那么,如何檢測代碼的功能邏輯是否正確呢?
調(diào)試,是臨時(shí)的,且不完整的,例如,一個(gè)函數(shù)有十種輸入,調(diào)試能覆蓋五六種就不錯(cuò)了。而系統(tǒng)測試,并不針對某個(gè)具體的函數(shù),不關(guān)注某個(gè)函數(shù)的功能邏輯是否正確。
要檢測某個(gè)函數(shù)的功能邏輯,就必須要依照分類列出數(shù)據(jù),檢測代碼是否對每一個(gè)分類都做了處理,而且每一個(gè)分類的處理是否正確。
——這就是單元測試。
1.2 單元測試的基本方法
由上面的分析可以看出,單元測試的基本方法就是:依數(shù)據(jù)的分類列出輸入,執(zhí)行被測試程序,然后,判斷輸出是否符合預(yù)期。
單元測試能達(dá)到什么樣的效果呢?那就是:無論別人怎么樣,我總是對的!
這里的“別人”,是指關(guān)聯(lián)代碼。“我”,是指當(dāng)前正在編寫或測試的代碼。單元測試要做到的是,無論關(guān)聯(lián)代碼是否有錯(cuò),都要保證我是對的。具體來說,我要考慮關(guān)聯(lián)代碼會(huì)產(chǎn)生什么樣的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)要如何分類處理,只要我的分類和處理是正確的,那么,無論別人怎么樣,我總是對的。
1.3 單元測試的效益
單元測試的效益可以說是立竿見影,并且會(huì)推動(dòng)整個(gè)開發(fā)過程的改進(jìn)。
首先,單元測試可以保證代碼的質(zhì)量。因?yàn)橹挥袉卧獪y試,能夠全面檢測代碼單元的功能邏輯,排除代碼中大量的、細(xì)小的錯(cuò)誤。
其次,排錯(cuò)成本最小。如果在編碼階段同時(shí)進(jìn)行單元測試,排錯(cuò)成本可以忽略不計(jì)。但若到了后期,排錯(cuò)成本可能會(huì)增長上百倍,要是產(chǎn)品已經(jīng)到了用戶手里,那造成的損失就更難說了。
第三,提升開發(fā)效率。單元測試可以讓程序行為一目了然,也就是程序行為可視化。什么叫程序行為呢?就是什么輸入下,會(huì)執(zhí)行哪些代碼,會(huì)產(chǎn)生什么輸出。如下圖,黑色的代碼是當(dāng)前輸入下所執(zhí)行代碼。 如果我們寫幾行代碼,就可以看到程序的行為,相當(dāng)于寫文章時(shí)上下文可見,這可以促進(jìn)我們的開發(fā)思維。如果我們的思維有了偏差,也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。如果代碼中有了錯(cuò)誤,也可以隨時(shí)排除。 那么,是不是整個(gè)項(xiàng)目的所有代碼都做了單元測試,才能得到這些效益呢?不是的。80:20規(guī)則,在軟件開發(fā)過程中也存在。也就是說,80%的代碼錯(cuò)誤,可能存在于20%的代碼中;80%的編碼、調(diào)試成本,可能會(huì)消耗在20%的代碼上。這20%,就是算法密集度高的代碼,也就是功能邏輯復(fù)雜的代碼。 這些代碼可能只有20%,但是卻可能包含了80%的錯(cuò)誤,消耗了80%的編碼、調(diào)試時(shí)間,即使只對這部分代碼進(jìn)行單元測試,在提升產(chǎn)品的質(zhì)量和開發(fā)效率方面,也會(huì)產(chǎn)生立竿見影的效果。 第四,自動(dòng)回歸。如果沒有單元測試,系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤,當(dāng)然要修改代碼,而修改代碼可能引入新的錯(cuò)誤,又要進(jìn)行全面的系統(tǒng)測試,這樣就可能陷入循環(huán),這通常也是項(xiàng)目延期的主要原因。 如果有了單元測試,修改代碼時(shí)可以通過回歸測試馬上檢測是否引入了新的錯(cuò)誤。所謂回歸,就是回復(fù)到原來正確的狀態(tài)。 正是回歸測試,使單元測試對整個(gè)開發(fā)過程的改進(jìn)都產(chǎn)生積極影響,使項(xiàng)目適應(yīng)頻繁變化的需求。單元測試是敏捷開發(fā)的基礎(chǔ)和核心,反過來說,有了單元測試,開發(fā)過程會(huì)自動(dòng)趨于敏捷。單元測試也降低了后期測試的壓力。