Was ist Unit Testing?

Was ist Unit Testing?

Unit-Tests sind eine Softwaretestmethode, bei der einzelne Einheiten oder Komponenten des Codes– wie Funktionen, Methoden oder Klassen – werden isoliert getestet, um ihre korrekte Funktionsweise zu überprüfen. Ziel ist es, sicherzustellen, dass sich die kleinsten Teile einer Anwendung ohne Abhängigkeiten von externen Systemen wie erwartet verhalten.

A Einheit kann so klein wie eine einzelne Funktion oder so groß wie ein kleines Modul sein, je nachdem, wie die Software konzipiert ist. Das Schlüsselprinzip ist Isolierung: Externe Ressourcen wie Datenbanken, APIs oder Dateisysteme sollten simuliert oder gestubbt werden, sodass sich der Test nur auf die Logik der Einheit konzentriert.

Zum Beispiel in Python:

def add (a, b): 
return a + b 
def test_add():
assert add(2, 3) == 5

Dieser einfache Test prüft, ob die add Funktion gibt das richtige Ergebnis zurück. Obwohl es trivial ist, veranschaulicht es die Idee: Überprüfen Sie die Logik unabhängig, bevor Sie sie in das restliche System integrieren.

Durch die Durchführung von Unit-Tests erstellen Entwickler eine Sicherheitsnetz das Regressionen schnell erkennt, Refactoring unterstützt und die Wartbarkeit der Software verbessert.

Video-Erklärung zum Unit-Test

Warum Unit-Tests durchführen?

Unit Tests ist wichtig, weil Softwareentwickler manchmal versuchen, Zeit zu sparen, indem sie minimale Unit-Tests durchführen, und das ist ein Mythos, weil unangemessene Unit-Tests zu hohen Kosten für die Fehlerbehebung während Systemtest, Integrationstests, und sogar Betatests nach der Erstellung der Anwendung. Wenn in der frühen Entwicklungsphase ordnungsgemäße Unit-Tests durchgeführt werden, spart dies letztendlich Zeit und Geld.

Hier sind die wichtigsten Gründe für die Durchführung von Unit-Tests in der Softwareentwicklung:

• Frühzeitige Fehlererkennung – Probleme treten in der Nähe ihres Entstehungsortes auf, sodass die Behebung schneller und kostengünstiger erfolgt.
• Verbesserte Codequalität – Sauberer, testbarer Code führt oft zu einer besseren Architektur und weniger versteckten Abhängigkeiten.
• Regressionsschutz – Unit-Tests dienen während des Refactorings als Sicherheitsnetz und stellen sicher, dass alte Funktionen weiterhin funktionieren.
• Schnellere Entwicklungszyklen – Automatisierte Tests verkürzen QA-Feedbackschleifen und reduzieren den manuellen Testaufwand.
• Höheres Teamvertrauen – Dank der robusten Unit-Test-Abdeckung können Entwickler Updates bereitstellen, in der Gewissheit, dass vorhandene Funktionen dadurch nicht beeinträchtigt werden.

Kurz gesagt: Unit-Tests sparen Zeit, reduzieren Risiken und verbessern die Zuverlässigkeit. Es verwandelt das Testen von einem mühsamen Nachgedanken in eine proaktive technische Praxis.

Wie führt man Unit-Tests durch?

Ein zuverlässiger Unit-Test-Ablauf ist vorhersehbar, schnell und automatisiert. Nutzen Sie diese sechsstufige Schleife, um hohe Qualität und schnelles Feedback zu gewährleisten.

Schritt 1) ​​Analysieren Sie die Einheit und definieren Sie Fälle

Identifizieren Sie das kleinste testbare Verhalten. Liste glückliche Wege, Randfälle und Fehlerbedingungen. Ein-/Ausgaben und Vor-/Nachbedingungen klären.

Schritt 2) Einrichten der Testumgebung

Wählen Sie das Framework, laden Sie minimale Vorrichtungen und Abhängigkeiten isolieren (Mocks/Stubs/Fakes). Halten Sie das Setup leicht, um langsame, instabile Tests zu vermeiden.

Schritt 3) Schreiben Sie den Test (AAA-Muster)

Arrangieren die Eingaben und der Kontext → Handlung durch Anrufen der Einheit → Behaupten das erwartete Ergebnis. Bevorzugen Sie Verhaltensaussagen gegenüber internen Implementierungsdetails.

# Arrange
cart = Cart(tax_rate=0.1)
# Act
total = cart.total([Item("book", 100)])
# Assert
assert total == 110

Schritt 4) Lokal und in CI ausführen

Führen Sie Tests zunächst auf Ihrem Computer aus. Führen Sie sie dann in CI aus, um eine saubere Umgebung zu überprüfen. Führen Sie schnelle Fehler durch. Halten Sie die Protokolle präzise und aussagekräftig.

Schritt 5) Fehler diagnostizieren, beheben und umgestalten

Wenn ein Test fehlschlägt, den Code oder den Test reparieren, nicht beides gleichzeitig. Nach Grün mit Zuversicht umgestalten – testet das Guard-Verhalten.

Schritt 6) Erneut ausführen, Revanzeigen und pflegen

Führen Sie die gesamte Suite erneut aus. Entfernen Sie fehlerhafte Tests, deduplizieren Sie Vorrichtungen und erzwingen Sie Deckungsgrenzen ohne sie auszutricksen. Markieren Sie langsame Tests, damit sie weniger häufig ausgeführt werden.

Pro-Tipps:

• Tests aufbewahren schnell (jeweils <200 ms) und unabhängig.
• Namenstests für Verhalten (z.B, test_total_includes_tax).
• Behandeln Sie die Unzuverlässigkeit als Fehler. Stellen Sie sie unter Quarantäne, beheben Sie die Grundursache und aktivieren Sie sie dann erneut.

Welche verschiedenen Unit-Test-Techniken gibt es?

Unit-Tests sind am effektivsten, wenn sie kombiniert werden intelligente Testdesigntechniken mit sinnvolle Abdeckungsziele. Streben Sie nach Breite, wo es darauf ankommt, und nach Tiefe, wo das Risiko am größten ist, und widerstehen Sie der Falle „100 % oder Pleite“.

Das Unit-Testtechniken sind hauptsächlich in drei Teile unterteilt:

1. Black-Box-Test Dazu gehört das Testen der Benutzeroberfläche sowie der Ein- und Ausgabe
2. White-Box-Test beinhaltet das Testen des funktionalen Verhaltens der Softwareanwendung
3. Gray-Box-Test wird verwendet, um Test-Suites, Testmethoden und Testfälle auszuführen und Risikoanalysen durchzuführen

Die Abdeckung ist eine Leitindikator, nicht die Ziellinie. Nutzen Sie es, um tote Winkel finden, nicht um mit der Zahl zu spielen. Die beim Unit-Test verwendeten Code-Coverage-Techniken sind unten aufgeführt:

• Aussagedeckung
• Entscheidungsabdeckung
• Zweigstellenabdeckung
• Zustandsabdeckung
• Finite-State-Machine-Abdeckung

Weitere Informationen zur Codeabdeckung finden Sie unter https://www.guru99.com/code-coverage.html

Welche Rolle spielen Mocking und Stubbing beim Unit-Test?

Unit-Tests sollten sich nur auf den zu testenden Code konzentrieren – nicht seine Abhängigkeiten. Das ist wo spottet sowie Stummel kommen ins Spiel. Diese „Testdoubles“ ersetzen reale Objekte, sodass Sie Verhalten isolieren, Eingaben steuern und langsame oder unzuverlässige Tests vermeiden können.

Warum Test verwenden? Doubles?

• Isolationswerte – Testen Sie nur die Einheit, nicht die Datenbank, das Netzwerk oder das Dateisystem.
• Determinismus – Kontrollieren Sie Ausgaben und Nebenwirkungen, damit die Ergebnisse konsistent sind.
• Schnelligkeit – Tests werden in Millisekunden ausgeführt, wenn sie keine externen Systeme berühren.
• Randfallsimulation – Simulieren Sie Fehler (z. B. API-Timeout) ganz einfach, ohne im wirklichen Leben darauf warten zu müssen.

Stummel

A Stummel ist ein vereinfachter Ersatz, der eine feste Antwort zurückgibt. Es werden keine Interaktionen aufgezeichnet, sondern nur vorgefertigte Daten bereitgestellt.

Beispiel (Python):

def get_user_from_db(user_id):
# Imagine a real DB call here
raise NotImplementedError()
def test_returns_user_with_stub(monkeypatch):
# Arrange: stubbed DB call
monkeypatch.setattr("app.get_user_from_db", lambda _: {"id": 1, "name": "Alice"})
# Act
user = get_user_from_db(1)
# Assert
assert user["name"] == "Alice"

Verspottet

A spotten ist leistungsfähiger: Es kann Interaktionen überprüfen (z. B. „Wurde diese Methode mit X aufgerufen?“).

Beispiel (JavaSkript mit Jest):

const sendEmail = jest.fn();
function registerUser(user, emailService) {
emailService(user.email, "Welcome!");
test("sends welcome email", () => {
// Arrange
const user = { email: "test@example.com" };
// Act
registerUser(user, sendEmail);
// Assert
expect(sendEmail).toHaveBeenCalledWith("test@example.com", "Welcome!");

});

Hier, die spotten überprüft, ob der E-Mail-Dienst korrekt aufgerufen wurde – etwas, was ein Stub nicht kann.

Häufige Fehler

• Übermäßiges Spotten – Wenn jeder Mitarbeiter verspottet wird, werden Tests brüchig und an Implementierungsdetails gebunden.
• Testen von Mocks statt Verhalten – Konzentrieren Sie sich nach Möglichkeit auf Ergebnisse (Zustands-/Rückgabewerte) statt auf Interaktionen.
• Undichtes Setup-Code – Halten Sie Mocks/Stubs leicht; verwenden Sie Helfer oder Vorrichtungen zur besseren Lesbarkeit.

Faustregeln

• Stub, wenn Sie nur Daten benötigen.
• Mock, wenn Sie Interaktionen überprüfen müssen.
• Bevorzugen Sie Fälschungen gegenüber schweren Nachahmungen wenn Sie können (z. B. In-Memory-DB, anstatt jede Abfrage zu simulieren).

Bottom line: Mocking und Stubbing sind Nebendarsteller, nicht die Sterne. Verwenden Sie sie, um Ihre Einheit zu isolieren, aber lassen Sie nicht zu, dass sie die Testsuite kapern.

Welches sind die gängigen Unit-Test-Tools?

Es stehen mehrere automatisierte Unit-Test-Software zur Verfügung, die Unit-Tests beim Softwaretesten unterstützen. Im Folgenden stellen wir Ihnen einige Beispiele vor:

1. JUnit: Junit ist ein kostenloses Testtool für die Java Programmiersprache. Es stellt Behauptungen zur Identifizierung der Testmethode bereit. Dieses Tool testet zuerst die Daten und fügt sie dann in den Code ein.
2. NUnit: NUnit ist ein weit verbreitetes Unit-Testing-Framework für alle .NET-Sprachen. Es ist ein Open-Source-Tool, mit dem Sie Skripte manuell schreiben können. Es unterstützt datengesteuerte Tests, die parallel ausgeführt werden können.
3. PHPUnit: PHPUnit ist ein Unit-Test-Tool für PHP-Programmierer. Es testet kleine Codeabschnitte, sogenannte Units, einzeln. Das Tool ermöglicht Entwicklern außerdem die Verwendung vordefinierter Assertion-Methoden, um ein bestimmtes Systemverhalten zu bestätigen.

Dies sind nur einige der verfügbaren Unit-Test-Tools. Es gibt noch viel mehr, insbesondere für C-Sprachen sowie Java, aber Sie werden mit Sicherheit ein Unit-Test-Tool für Ihre Programmieranforderungen finden, unabhängig von der von Ihnen verwendeten Sprache.

Testgetriebene Entwicklung (TDD) und Unit-Tests

Unit-Tests in TDD erfordern den umfassenden Einsatz von Test-Frameworks. Ein Unit-Test-Framework wird verwendet, um automatisierte Unit-Tests zu erstellen. Unit-Test-Frameworks sind zwar nicht nur für TDD relevant, aber unverzichtbar. Im Folgenden sehen wir uns einige der Neuerungen von TDD für Unit-Tests an:

• Tests werden vor dem Code geschrieben
• Verlassen Sie sich stark auf Test-Frameworks
• Alle Klassen in den Anwendungen werden getestet
• Eine schnelle und einfache Integration wird ermöglicht

Hier sind einige Vorteile von TDD:

• Fördert kleine, testbare Einheiten und einfache Designs.
• Verhindert Überentwicklung; Sie bauen nur das, was der Test erfordert.
• Bietet ein lebendiges Sicherheitsnetz für Refactorings.

Fachkundige Beratung: Wählen Sie TDD, wenn Sie möchten präzises Design-Feedback auf Codeebene und schneller, schrittweiser Fortschritt bei Einheiten.

Warum Unit-Tests in CI/CD integrieren?

Unit-Tests liefern den größten Nutzen, wenn sie direkt in die Continuous Integration und Continuous Delivery (CI/CD)-Pipeline. Anstatt ein nachträglicher Einfall zu sein, werden sie zu einem Qualität Tor das jede Änderung vor der Auslieferung automatisch validiert.

Hier sind die Gründe für die Integration von Unit-Tests in CI/CD-Pipelines:

• Sofortige Rückmeldung – Entwickler wissen innerhalb von Minuten, ob ihre Änderung etwas beschädigt hat.
• Shift-linke Qualität – Fehler werden zum Zeitpunkt des Commits erkannt, nicht nach der Veröffentlichung.
• Vertrauen in Bereitstellungen – Automatisierte Prüfungen stellen sicher, dass „Green Builds“ sicher gepusht werden können.
• Skalierbare Zusammenarbeit – Teams jeder Größe können Code zusammenführen, ohne sich gegenseitig in die Quere zu kommen.

Unit-Testing-Mythos

Hier sind einige gängige Mythen zum Thema Unit-Tests:

„Es kostet Zeit und ich bin immer überlastet. Mein Code ist absolut zuverlässig! Ich brauche keine Unit-Tests.“

Mythen sind von Natur aus falsche Annahmen. Diese Annahmen führen zu einem Teufelskreis wie folgt:

Tatsächlich erhöhen Unit-Tests die Entwicklungsgeschwindigkeit.

Programmierer gehen davon aus, dass Integrationstests alle Fehler erfassen und führen den Unit-Test nicht aus. Sobald die Units integriert sind, dauert es sehr lange, bis sehr einfache Fehler, die im Unit-Test leicht hätten gefunden und behoben werden können, aufgespürt und behoben werden.

Unit-Testing-Vorteil

• Entwickler, die erfahren möchten, welche Funktionalität eine Einheit bietet und wie sie verwendet wird, können sich die Komponententests ansehen, um ein grundlegendes Verständnis der Einheiten-API zu erlangen.
• Mithilfe von Unit-Tests kann der Programmierer den Code zu einem späteren Zeitpunkt umgestalten und sicherstellen, dass das Modul weiterhin ordnungsgemäß funktioniert (d. h. Regressionstests). Das Verfahren besteht darin, Testfälle für alle Funktionen und Methoden zu schreiben, sodass immer dann, wenn eine Änderung einen Fehler verursacht, dieser schnell identifiziert und behoben werden kann.
• Aufgrund des modularen Charakters des Unit-Tests können wir Teile des Projekts testen, ohne auf die Fertigstellung anderer warten zu müssen.

Nachteile von Unit-Tests

• Von Unit-Tests kann nicht erwartet werden, dass sie jeden Fehler in einem Programm aufdecken. Es ist nicht möglich, alle Ausführungspfade auszuwerten, selbst in den trivialsten Programmen.
• Unit-Tests konzentrieren sich naturgemäß auf eine Codeeinheit. Daher können sie keine Integrationsfehler oder allgemeine Fehler auf Systemebene erkennen.

Es wird empfohlen, Unit-Tests in Verbindung mit anderen Testaktivitäten durchzuführen.

Bewährte Methoden für Unit-Tests

• Unit-Testfälle sollten unabhängig sein. Im Falle von Erweiterungen oder Änderungen der Anforderungen sollten die Unit-Testfälle davon nicht betroffen sein.
• Testen Sie jeweils nur einen Code.
• Befolgen Sie klare und einheitliche Namenskonventionen für Ihre Unit-Tests
• Im Falle einer Codeänderung in einem Modul stellen Sie sicher, dass eine entsprechende Einheit vorhanden ist Testfall für das Modul, und das Modul besteht die Tests, bevor es die Implementierung ändert
• Während des Unit-Tests festgestellte Fehler müssen behoben werden, bevor mit der nächsten Phase in SDLC fortgefahren wird
• Nehmen Sie einen „Test als Ihr Code“-Ansatz an. Je mehr Code Sie schreiben, ohne ihn zu testen, desto mehr Pfade müssen Sie auf Fehler prüfen.

Häufig gestellte Fragen

Zusammenfassung