Модульное тестирование от А до Я

Модульное тестирование – важный этап выпуска программного обеспечения. Выясним, что собой представляет данная операция, как она может быть организована, ее сильные и слабые стороны. Дополнительно нужно будет познакомиться со смежной операцией – разработкой через тестирование. Вся предложенная далее информация пригодится как программистам, так и тестировщикам. 

Определение

The module test называется Unit-тестированием. Они представлены тестами, которые направлены на проверку функциональности и работоспособности отдельных модулей исходного приложения, а также фрагментов программного кода.

При помощи такого метода проверки удается избежать большинства возникающих в процессе разработки ошибок. The testing по модулям дает возможность оперативно исправлять обнаруженные неполадки при обновлении или дополнении уже имеющегося проекта. Тратить время на переписывание кода всего проекта не придется.

Модульные тесты – это тип проверки программного обеспечения, при котором the testing осуществляется относительно отдельных модулей или компонентов программы. Цель заключается в том, чтобы проверить работоспособность каждой отдельно взятой единицы программного кода должным образом.

The Unit testing обычно выполняется на этапе разработки исходного кода проекта. Модульные тесты помогают изолировать фрагмент программного продукта, проверить его работоспособность должным образом.

В качестве используемых единиц измерения служат:

• методы;
• процедуры;
• функции;
• модули;
• объекты.

При использовании моделей разработки типа X-Model, SDLC, STLC the module test – это первый уровень проверки. Он выполняется непосредственно перед интеграционным тестированием. Он относится к методу проверки WhiteBox, который чаще всего выполняется разработчиками. На самом деле соответствующий вариант тестов нередко поручен QA-инженерам.

Стоит обратить внимание на то, что собой представляет the test. Это исследование того или иного продукта с целью получения данных о качестве итогового программного обеспечения. Дает возможность оценки рисков проекта. Позволяет удостовериться в том, что «все работает как надо».

Ключевая идея

Ключевой идеей the Unit-тестов является написание отдельных тестов для каждой нетривиальной функции или иного элемента кода. За счет такого подхода удается быстро проверять очередные изменения на регрессию (так называется появление ошибок в ранее протестированных фрагментах приложения).

The Unit testing организовываются и для того, чтобы вовремя обнаружить с минимальными ресурсными затратами, а также оперативно устранить сбои, ошибки и неполадки при внедрении новой функциональности. Наглядный пример – обновление используемой программой библиотеки до актуальной версии. Это возможно в любой момент – достаточно прогнать the module tests и выявить наличие несовместимостей.

Области применения

Unit testing – процедура, которая исключает регрессию ранее отлаженных модулей. При помощи такой проверки удается миновать накапливание ошибок при дальнейшем развитии проекта.

При помощи Юнит-тестов можно решать различные задачи:

1. Поиск и исправление ошибок в тестируемом программном продукте. Происходит это на ранних этапах написания исходного кода. Нацелен прием на минимизацию расходов.
2. Понимание базового кода начального приложения всей командой разработчиков. Проверяя программу «фрагментами», программисты смогут отследить логику каждой выполняемой операции. За счет такого подхода удается повысить читабельность и корректность проекта.
3. Перенос всего или части приложения в другие программные продукты. Отлаженные и проверенные фрагменты проекта могут быть в будущем использованы повторно.
4. Составление справочника для помощи. Это особо важный момент для проектов, в которых часто меняются разработчики. The Unit testing поможет лучше ориентироваться в написанном исходном коде без изучения большого количества проектной документации.

Главной целью Unit-тестов является экономия. Подразумеваются все используемые в разработке ресурсы – от денег до времени, необходимого для полноценной разработки или обновление имеющегося проекта.

Сильные и слабые стороны

Юнит-тестирование – это процесс, который имеет ряд ключевых преимуществ и недостатков. Именно такой вариант используется большинством разработчиков приложений различного характера: от небольших программ до крупномасштабных игр и бизнес-решений.

Преимущества

Запустить тесты типа «Unit» в большинстве случаев является верным решением. Особенно тогда, когда речь заходит о достаточно сложных продуктах. У такого testing имеется ряд преимуществ:

1. Проста использования. Написание the test для отдельного фрагмента кода обычно проще, чем его создание для всего программного продукта. Для этого необходимо всего лишь изолировать модуль. Этот прием поможет проверить работоспособность «выделенного» фрагмента. В качестве примера можно рассмотреть выход очередного обновления.
2. Повторное применение. The module testing, написанные ранее для одних приложений, в будущем могут быть использованы для проверки модуля еще раз. Создавать тесты каждый раз «с нуля» не придется.
3. Информативность на высоком уровне. Грамотно написанный the module test дает возможность разобраться не только в выбранном модуле, но и в его особенностях применения, API. Это особо важный момент, если в процессе написании кода произошла смена руководителя или основных программистов.
4. Возможность реализации параллельной разработки. The module testing позволяет проверять один блок кода независимым образом. Это значит, что на других его фрагментах процесс никак не отразится. Такой подход дает возможность разработки сразу нескольких частей программы, что благоприятно сказывается на времени отладки результирующего продукта.

Еще одно преимущество modules концепции – это минимизация расходов. Затраты сокращаются не только на проверку работоспособности ПО, но и на выпуск полноценного продукта, готового к дальнейшему использованию по назначению.

Недостатки

Недостатки у такого the Unit testing тоже есть. Их не очень много, но учитывать соответствующие моменты должен каждый разработчик или тестировщик.

Юнит-тесты – это не то, что будет гарантировать полное отсутствие ошибок. Если они не обнаружены, особенно в масштабном приложении, нет никаких гарантий их реального возникновения. Такое поведение обуславливается тем, что невозможно даже в простейших проектах предугадать все возможные и вероятные варианты поведения системы/пользователя.

The Unit testing ориентированы только на единицу кода. Эти тесты помогают обнаружить ошибки в изолированном модуле приложения. Они не подойдут для выявления неполадок интегрирования.

Несмотря на эти два недостатка, Unit-тесты все равно пользуются спросом. Их активно применяют в своей работе как новички, так и более опытные разработчики.

Чем отличаются от интеграционных тестов

The Unit testing – это то, что легко можно перепутать с интеграционными проверками. На самом деле соответствующие операции являются принципиально разными. Организация тестов у них осуществляется при помощи различных подходов.

В модульном тестировании:

1. Преобладает узкая специализация. Такой вариант используется в отношении отдельных блоков исходного кода.
2. Предусматривается простая реализация. The module testing поддерживает организацию без дополнительного привлечения внешних ресурсов.

В случае с интеграционным тестированием ситуация меняется:

1. Направленность – общая. Это значит, что the testing организовывается для отдельно взятого фрагмента исходного кода, а для всей системы. Сюда включены ядро и функциональные компоненты.
2. Уровень реализации – сложный. Для организации интеграционных тестов разработчикам предстоит создать среду, которая будет максимально повторять реальную. Без привлечения внешних ресурсов обойтись не удастся. Наглядными примерами соответствующих дополнительных компонентов являются базы данных и веб-серверы.

The Unit test и интеграционные тесты дополняют друг друга. За счет проверки отдельных модулей в будущем готовом приложении удается минимизировать ошибки, вероятные при интеграции компонентов исходного кода. Интеграционное тестирование позволяет оценить особенности взаимодействия имеющихся компонентов друг с другом и с ядром программного обеспечения.

Виды и методы

Unit testing может быть разным. Существуют разные методы его реализации. Далее предстоит разобраться в видах Юнит-тестах и способах их написания.

Разновидности

Перед организацией the Unit testing, необходимо определяться с видом тестирования «по модулям». Существуют такие варианты как:

1. Ручная проверка. Организация максимально простая – по заранее составленной и проверенной документации. Она представлена подробными пошаговыми инструкциями. Ручное модульное тестирование применяется в отношении небольших и достаточно легких фрагментов кода. Связано это с временем реализации. Иногда даже небольшие и простые задачи при ручном тестировании могут затянуться на неопределенный срок. Работоспособность исходного кода здесь будет проверяться «вручную».
2. Авторизованная проверка. Идея заключается в использовании специально разработанных заранее тестовых сред. Они помогут при проверке работоспособности модуля и выявлении возникающих ошибок. Для каждого «выделенного» блока кода будет составляться отдельный тест. Модули здесь изолируются от ядра и других компонентов исходного приложения.

При использовании автоматизированного тестирования необходимо учесть, что the testing, написанный для одной части программы, не подойдет для другого фрагмента. В естественной среде данный вид проверки не реализовывается. The Unit testing при использовании автоматизированных систем дают больше возможностей. За счет формирования тестовой среды разработчикам удается смоделировать самые разные сценарии поведения – как системы, так и кода. При обнаружении критических ошибок произойдет остановка проверки до устранения багов разработчиками. Продолжение возможно только после внесения необходимых изменений в код.

Некоторые компании используют сразу два вида the testing. Такой подход иногда бывает затратным, но он дает наибольшую эффективность. Если возникает вопрос о том, на каком из вариантов остановиться, рекомендуется отдавать предпочтение автоматизации. С ее помощью вероятность исключения большинства ошибок и неполадок выше.

Методы

Реализация любого модульного тестирования организовывается различными путями. Всего доступны два варианта:

1. «Черный ящик». Эта концепция подойдет тогда, когда нужно организовать проверку по входным или выходным сигналам выделенного модуля, минуя анализ структуры кода. Метод «черного ящика» часто встречается в ситуациях, при которых the Unit testing организовывается разработчиком, не участвующим в непосредственном написании проекта.
2. «Белый ящик». Метод, суть которого заключена в проверке внутренней модульной структуры, его опций, особенностей поведения, реакций по подаваемые сигналы и функциональных возможностей. Выделенный элемент изначально полностью понятен разработчику.

В большинстве компаний встречается WhiteBox. Чтобы лучше понимать принцип организации модульного тестирования, далее предстоит рассмотреть его наглядный пример. Ниже приведен образец для метода «белый ящик». Он подразумевает реализацию в несколько этапов:

1. Анализ каждого отдельного взятого элемента кода. На этом шаге тестировщик изучает внутреннюю кодовую структуру, имеющиеся функции и поведение модуля. Этап будет пройден быстрее, если разработкой кода занимался тот, кто его проверяет. Иначе придется искать необходимые данные в сопутствующей документации. Задачей анализа служит формирование полного для понимания работы и принципов устройства модуля приложения.
2. Формирование кейс-листов. Это – сценарий, демонстрирующий поведение проверяемого фрагмента, опирающегося на реальные условия. The case testing позволяют создать виртуальную реалистичную среду, для которой не потребуются внешние ресурсы.
3. Организация проверки отдельно взятого фрагмента кода. Ранее изолированный фрагмент кода необходимо запустить в созданной искусственной среде (в кейс-тесте). Разработчику потребуется отслеживать реакции на входные сигналы, принципы работы блока кода. После этого тестировщик анализирует обнаруженные ошибки и сбои.

К одному и тому же блоку приложения разрешено применять оба метода организации module testing. Иногда программисты создают уникальные testing системы, которые будут учитывать все особенности будущего программного продукта.

Разработка через тестирование

Нередки случаи, при которых разработчик сначала пишет test, а затем формирует на его основе необходимый модуль. Такой подход получил название разработки через тестирование. Он заключается в том, чтобы за счет заранее подготовленных module testing формировать требования к исходному виртуальному продукту.

Цикл программирования будет включать в себя несколько этапов:

1. Testing формирование. Данный этап повторяется из раза в раз. Происходит это перед тем как разработчик захочет добавить в исходный файл новую опцию или функцию. Запускаться тест не будет. Если проверка срабатывает после активации, это значит, что в проекте уже поддерживается схожий функционал. Еще один вариант – это неграмотно написанный the test module. В качестве теста в данном случае будет использоваться программа.
2. Написание кода для будущего приложения.
3. Организация проверки на повторения и мусор. За счет этого шага удается добиться максимальной очистки модуля. В конце концов он становится более простым, понятным и прозрачным.

Данная концепция разработки пользуется необычайным спросом. С его помощью тестировщики смогут положиться на проверку действующих библиотек, а также фреймворков. Разработка через testing – это быстрый и стабильный подход к формированию программ.

Общие рекомендации по организации

The Unit testing – это результативный подход к проверке работоспособности приложений. Чтобы добиться максимальной эффективности, рекомендуется соблюдать следующие условия:

1. Добиться соответствия теста определенному фрагменту приложения. Нельзя использовать один и тот же алгоритм для проверки разных функциональных возможностей.
2. Формирование автоматизации. Хорошо, если test вписан в программный код. Данная особенность позволит автоматически запускать операцию по мере необходимости.
3. Обеспечить своевременность. Заблаговременная unit-разработка не поддерживается. Лучше всего писать их параллельно с программой.
4. Присвоить грамотное название. Такое, чтобы оно описывало предмет проверки.

При формировании модульного testing не нужно принимать во внимание возможные варианты поведения функции или проверяемого объекта.

Отказ от Unit testing

Существует ряд ситуаций, при которых Unit testing окажется не лучшим решением. Отказаться от такой концепции рекомендуется, если:

• нет конкретных результатов;
• работать предстоит с кодом, взаимодействующим с системой (пример – элемент, обладающий связью с таймерами);
• нужно тестировать сложные и разветвленные алгоритмы.

Этот вариант не подойдет в ситуациях, при которых от тестировщика требуется полноценная проверка приложения – сразу и всего. Отказаться от Unit testing нужно тогда, когда речь идет об очень простой задаче и элементарном исходном коде. Данная концепция не подойдет для моделирования природных процессов и им подобных событий. В остальных случаях метод окажется достаточно полезным.

Пример теста – просто о сложном

The unit testing – это не всегда сложно. Главное проявлять последовательность и не торопиться. Далее будет рассмотрен простой пример модульного тестирования на Python. В нем задан класс SelfDrivingCar. Он отвечает за частичную реализацию логики управления автопилотом в транспортном средстве (авто). В приведенном примере данный класс отвечает за скорость движения авто. Он будет распознавать объекты, находящиеся впереди, ограничивать скорость и предоставлять информацию о прибытии или нет в пункт назначения.

А вот – образец модульного теста для метода stop().

Именно этот случай будет рассмотрен далее более подробно. Предложенная информация поможет понять, как составлять профессиональные unit testing на Python.

Unittest

Unittest – это модуль, который предоставляется стандартной библиотекой языка Python. Он представлен классом TestCase. В нем:

• поддерживается вызов созданного пользователя класса;
• можно переопределить метод setup() для подготовки среды к дальнейшей проверке до ее реализации;
• предусматриваете переопределение метода класса classSetUp для подготовки среды для всех тестов;
• имеются методы teardown и classTearDown.

Ниже – пример соответствующих разделов для SelfDrivingCarTest. Здесь используется только setup. Сначала создается новый классовый экземпляр, а затем он сохраняется в self.car. Данный прием позволит сделать соответствующий объект доступным для каждого the unit testing.

Теперь необходимо сформировать специфические методы теста для изолированной проверки. В данной ситуации класс SelfDrivingCar выполняет то, что должен. Структура тестового метода является обычной. Она включает в себя:

• обязательную подготовку среды;
• подготовку результатов, которые программист ожидает получить;
• вызов кода the unit testing;
• проверку на соответствие фактического результата ожиданиям.

Результатом не должен выступать результат метода. Он может быть изменением состояния класса, сторонним эффектом (пример – добавление новой строчки к базе данных).

Метод stop(), написанный для класса SelfDrivingCar, не будет ничего возвращать. Он изменяет внутреннее состояние – устанавливая на 0 скорость движения автомобиля. Метод assertEqual, реализованный базовым классом TestCase, будет использован для проверки грамотности работы программы после вызова stop().

Здесь два теста: один – для того, чтобы убедиться в том, что при скорости движения 5 и вызове stop(), она будет переведена на 0, а второй – чтобы убедиться в отсутствии результатов при повторном обращении к рассматриваемому методу.

Doctest

Python – один из наиболее популярных языков программирования, который предлагает неплохие функциональные возможности. Не только для разработки, но и для the unit testing. Здесь поддерживается еще один интересный модуль – Doctest. Он позволяет задействовать интерактивные примеры в docstring, после чего проверять результаты с учетом исключений.

Doctest не рекомендуется использовать для крупномасштабных проектов. Связано это с тем, что написанный unit testing окажется в несколько раз больше проверяемого кода. Ниже – пример factorial для doc-теста:

Здесь можно наглядно увидеть, что docstring намного превосходит код заданной функции, что неблагоприятно сказывается на читаемости текста.

Запуск

Модуль Unittest предоставляет несколько различных вариантов для организации групповых проверок и их разработки. Наиболее простой подход – это просто открыть test. Данный параметр появился в Python 2.7. в Pre-2.7 для поиска и запуска тестирования допускалось использование nose. Он обладает такими преимуществами как запуск проверяемых функций без необходимости создания класса для тестовых случаев.

Для активации the unit testing на основе unittest в Python достаточно ввести в командной строке:

В этом случае Unittest будет:

• проверять все обнаруженные тесты;
• выдавать сформированный грамотный отчет;
• показывать время выполнения.

Чтобы посмотреть, какие тесты выполняются, в ранее указанную команду необходимо добавить флаг -v:

Выше – примеры допустимых флагов управления соответствующей опцией.

Степень покрытия кода

Определение степени покрытия кода часто игнорируется. Это понятие указывает на то, сколько кода на самом деле проверено при помощи unit testing. Пример – когда имеется функция с инструкцией if-else, но тестирование организовано только относительно if, неизвестно, будет ли выполнять свои задачи else. Ниже – пример the add(). Она проверит тип своих аргументов. Если:

• оба аргумента являются целыми, они просто будут добавлены;
• речь идет о строках, функция попробует преобразовать их в целые значения и после – добавить;
• в противном случае вызывается исключение.

Функция test_add отвечает за проверку add с аргументами, которые являются целыми числами, а также элементами с плавающим значением, проверяющими правильность проведения для каждого случая. Здесь степень покрытия не завершена, если строковые аргументы не прошли стадию проверки. The testing организован успешно, но появляется ошибки в ветке, где в качестве аргументов использовались строки.

Выше – пример того, что будет выведено на экран при обработке написанного фрагмента.

Инструменты для Unit-tests

The Unit module testing – процесс, требующий внимательности. Он редко реализовывается вручную. Спектр инструментов, необходимых для формирования очередного теста, будет зависеть от языка разработки.

В Javascript для этого существует отдельный пакет jtest. С его помощью удается создавать заглушки. Он включает в себя инструменты, позволяющие проверять покрытие, запускать проверку в разных режимах, включая многопоточность.

В Python предстоит работать с пакетом Unittest. Популярностью пользуются инструменты Junit, robolectric, Mockk. Для каждого языка разработки исходного кода рекомендуется подбирать отдельные инструменты.

Главное о Unit testing

The Unit testing – процесс, который важно грамотно организовать. Если говорить об этой процедуре кратко, можно сделать следующие выводы:

• модульные тесты используются для проверки отдельных блоков и функций кодов;
• они требуются для быстрого тестирования написанного фрагмента кода и понимания, где именно скрывается ошибка;
• данная the testing model оказывается дешевле и быстрее, чем все остальные варианты;
• модульная проверка поддерживает легкую автоматизацию в случае необходимости (именно на таком варианте рекомендуется останавливаться разработчикам);
• для успешной организации проверки тестируемый модуль должен изначально быть изолированным от другой части кода;
• при необходимости соблюдения зависимостей рекомендуется воспользоваться имитацией заглушками – моками.

Проводится проверка специально обученными специалистами – тестировщиками. Иногда она может быть организована непосредственными разработчиками программного продукта.

Как научиться создавать юнит-тесты

В интернете полно информации о unit-testing. С ее помощью можно научиться организовывать грамотную проверку, но знания будут поверхностными. Для более быстрого и качественного погружения в выбранное направление рекомендуется отдать предпочтение специализированным компьютерным дистанционным курсам. Пример – от образовательного центра OTUS.

Онлайн-курсы выделяются следующими плюсами:

• возможность выбора одного или нескольких IT-направлений для одновременного изучения;
• сжатыми сроками – длительность каждого «блока» составляет от нескольких месяцев до года;
• наличие постоянного кураторства опытными специалистами в выбранном направлении;
• разнообразием – поддерживаются предложения как для новичков, так и для более опытных учеников;
• интересные практические и домашние задания;
• помощь в формировании портфолио.

При успешном завершении выбранного онлайн-курса пользователь получит электронный сертификат установленного образца. С его помощью удастся подтвердить приобретенный спектр знаний, навыков и умений.

Вместе с компьютерными дистанционными курсами даже новичок сможет научиться программировать на разных языках, организовывать тесты всех возможных типов, а также настраивать операционные системы и управлять ими.

P. S. Хотите знать больше? Обратите внимание на курсы по тестированию в Otus. Присутствуют варианты как для продвинутых, так и для начинающих пользователей.