Co to jest testowanie jednostkowe?

Co to jest testowanie jednostkowe?

Testowanie jednostkowe to metoda testowania oprogramowania, w której pojedyncze jednostki lub komponenty kodu— takie jak funkcje, metody czy klasy — są testowane w izolacji, aby zweryfikować ich poprawne działanie. Celem jest sprawdzenie, czy najmniejsze elementy aplikacji zachowują się zgodnie z oczekiwaniami, bez zależności od systemów zewnętrznych.

A jednostka może być tak mały, jak pojedyncza funkcja, lub tak duży, jak mały moduł, w zależności od sposobu zaprojektowania oprogramowania. Kluczową zasadą jest izolacja:zasoby zewnętrzne, takie jak bazy danych, interfejsy API czy systemy plików, powinny być mockowane lub zastępowane, tak aby test skupiał się wyłącznie na logice jednostki.

Na przykład w Python:

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

Ten prosty test sprawdza, czy add Funkcja zwraca poprawny wynik. Choć trywialne, ilustruje ideę: należy niezależnie zweryfikować logikę przed integracją z resztą systemu.

Praktykując testy jednostkowe, programiści tworzą sieć zabezpieczająca który szybko wykrywa regresje, obsługuje refaktoryzację i poprawia łatwość utrzymania oprogramowania.

Wyjaśnienie wideo dotyczące testowania jednostkowego

Po co przeprowadzać testy jednostkowe?

Testów jednostkowych jest ważne, ponieważ twórcy oprogramowania czasami próbują zaoszczędzić czas, wykonując minimalne testy jednostkowe, a to mit, ponieważ niewłaściwe testy jednostkowe prowadzą do wysokich kosztów naprawy błędów w trakcie Testowanie systemu, Testowanie integracyjne, a nawet testy beta po zbudowaniu aplikacji. Jeśli odpowiednie testy jednostkowe zostaną przeprowadzone na wczesnym etapie rozwoju, ostatecznie oszczędza to czas i pieniądze.

Oto najważniejsze powody, dla których warto przeprowadzać testy jednostkowe w inżynierii oprogramowania:

• Wczesne wykrywanie błędów – Problemy ujawniają się blisko miejsca ich powstania, dzięki czemu ich naprawa jest szybsza i tańsza.
• Poprawiona jakość kodu – Czysty, testowalny kod często prowadzi do lepszej architektury i mniejszej liczby ukrytych zależności.
• Ochrona przed regresją – Testy jednostkowe pełnią funkcję siatki bezpieczeństwa podczas refaktoryzacji, zapewniając, że stare funkcje nadal działają.
• Szybsze cykle rozwoju – Testy automatyczne skracają pętle sprzężenia zwrotnego w procesie zapewniania jakości i zmniejszają obciążenie związane z testowaniem ręcznym.
• Większe zaufanie zespołu – Dzięki solidnemu pokryciu testami jednostkowymi programiści wdrażają aktualizacje, wiedząc, że nie naruszą one istniejących funkcji.

W skrócie: testowanie jednostkowe oszczędza czas, zmniejsza ryzyko i poprawia niezawodnośćPrzekształca testowanie z bolesnej, drugorzędnej czynności w proaktywną praktykę inżynierską.

Jak przeprowadzać testy jednostkowe?

Niezawodny przebieg testów jednostkowych jest przewidywalny, szybki i zautomatyzowany. Użyj tej sześcioetapowej pętli, aby utrzymać wysoką jakość i szybki feedback.

Krok 1) Przeanalizuj jednostkę i zdefiniuj przypadki

Zidentyfikuj najmniejsze testowalne zachowanie. Wypisz szczęśliwe ścieżki, przypadki brzegowe, warunki błędówWyjaśnij dane wejściowe/wyjściowe oraz warunki wstępne/końcowe.

Krok 2) Skonfiguruj środowisko testowe

Wybierz ramę, załaduj minimalną liczbę urządzeń i izolować zależności (mocks/stubs/fakes). Zachowaj lekkość konfiguracji, aby uniknąć powolnych i niestabilnych testów.

Krok 3) Napisz test (wzorzec AAA)

Zorganizować dane wejściowe i kontekst → działać dzwoniąc do jednostki → Twierdzić oczekiwany wynik. Preferuj stwierdzenia dotyczące zachowania, a nie szczegóły wewnętrznej implementacji.

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

Krok 4) Uruchom lokalnie i w CI

Najpierw wykonaj testy na swojej maszynie, a następnie uruchom je w trybie CI, aby sprawdzić czystość środowiska. Szybko zgłaszaj błędy; prowadź zwięzłe i praktyczne logi.

Krok 5) Diagnozuj awarie, napraw je i przebuduj

Gdy test się nie powiedzie, napraw kod lub test, nie oba naraz. Po zielonym, refaktoryzuj z pewnością siebie — testy zachowania strażnika.

Krok 6) Uruchom ponownie, Revwidok i utrzymanie

Uruchom ponownie cały pakiet. Usuń niestabilne testy, usuń duplikaty i wyegzekwuj. progi pokrycia bez oszukiwania ich. Oznaczaj wolniejsze testy, aby uruchamiać je rzadziej.

Pro Wskazówki:

• Zachowaj testy szybki (<200 ms każdy) i niezależny.
• Testy nazw dla zachowanie (na przykład, test_total_includes_tax).
• Potraktuj niestabilność jako błąd: poddaj kwarantannie, usuń przyczynę, a następnie ponownie włącz.

Jakie są różne techniki testowania jednostkowego?

Testy jednostkowe są najskuteczniejsze, gdy łączą inteligentne techniki projektowania testów w rozsądne cele zasięguDąż do szerokości tam, gdzie to ma znaczenie, głębokości tam, gdzie ryzyko jest największe i unikaj pułapki „100% albo bankructwo”.

Techniki testowania jednostkowego dzielą się głównie na trzy części:

1. Testowanie czarnej skrzynki obejmuje testowanie interfejsu użytkownika wraz z danymi wejściowymi i wyjściowymi
2. Testowanie białoskrzynkowe polega na testowaniu zachowania funkcjonalnego aplikacji programowej
3. Testowanie szarego pudełka służy do wykonywania zestawów testów, metod testowych i przypadków testowych oraz przeprowadzania analizy ryzyka

Zasięg to główny wskaźnik, a nie mety. Wykorzystaj ją do znajdź martwe punkty, nie po to, by manipulować liczbą. Poniżej wymieniono techniki pokrycia kodu stosowane w testach jednostkowych:

• Zasięg oświadczenia
• Zakres decyzji
• Zasięg oddziałów
• Pokrycie stanu
• Skończony zasięg maszyny stanowej

Więcej informacji na temat pokrycia kodu można znaleźć w artykule https://www.guru99.com/code-coverage.html

Jaka jest rola mockingu i stubbingu w testach jednostkowych?

Testy jednostkowe powinny koncentrować się wyłącznie na kodzie poddawanym testom — nie jego zależności. To tam gdzie drwiny oraz odcinki wchodzą. Te „dublety testów” zastępują prawdziwe obiekty, dzięki czemu można wyizolować zachowania, kontrolować dane wejściowe i unikać powolnych lub niestabilnych testów.

Dlaczego warto używać testu Doubles?

• Izolacja – Przetestuj wyłącznie jednostkę, a nie bazę danych, sieć ani system plików.
• Determinizm – Kontroluj wyniki i skutki uboczne, aby uzyskać spójne rezultaty.
• Prędkość – Testy są przeprowadzane w milisekundach, jeśli nie dotyczą systemów zewnętrznych.
• Symulacja przypadku brzegowego – Łatwe symulowanie błędów (np. przekroczenia limitu czasu interfejsu API) bez czekania na nie w rzeczywistości.

Stuby

A stub to uproszczona funkcja zastępcza, która zwraca ustaloną odpowiedź. Nie rejestruje interakcji, a jedynie dostarcza dane w postaci szablonów.

Przykład (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"

Makiety

A drwić jest potężniejszy: może weryfikować interakcje (np. „czy ta metoda została wywołana za pomocą X?”).

Przykład (JavaSkrypt z żartem):

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!");

});

Tutaj drwić sprawdza, czy usługa poczty elektronicznej została wywołana prawidłowo — czego nie potrafi zrobić żaden stub.

Pospolite pułapki

• Nadmierne drwienie – Jeśli każdy współpracownik jest wyśmiewany, testy stają się kruche i ograniczone szczegółami implementacji.
• Testowanie makiety zamiast zachowania – Jeśli to możliwe, skup się na wynikach (wartościach stanu/zwrotnych), a nie na interakcjach.
• Wyciek kodu konfiguracyjnego – Utrzymuj lekkie makiety/szkice; używaj elementów pomocniczych lub szablonów, aby zwiększyć czytelność.

Zasady praktyczne

• Stub, gdy potrzebujesz tylko danych.
• Użyj opcji „Mock”, gdy musisz zweryfikować interakcje.
• Wolę podróbki od ciężkich atrap kiedy to możliwe (np. baza danych w pamięci zamiast symulowania każdego zapytania).

Podsumowując: Naśmiewanie się i dręczenie to aktorzy drugoplanowi, a nie gwiazd. Użyj ich do odizolowania jednostki, ale nie pozwól im przejąć kontroli nad zestawem testowym.

Jakie są popularne narzędzia do testowania jednostkowego?

Dostępnych jest kilka programów do automatycznych testów jednostkowych, które pomagają w testowaniu jednostkowym w testowaniu oprogramowania. Poniżej przedstawimy kilka przykładów:

1. JUnit:Junit to bezpłatne narzędzie testowe służące do Java Język programowania. Dostarcza asercji identyfikujących metodę testową. To narzędzie najpierw testuje dane, a następnie wstawia je do fragmentu kodu.
2. NJednostka:NUnit to powszechnie używany framework do testów jednostkowych dla wszystkich języków .NET. Jest to narzędzie open source, które umożliwia ręczne pisanie skryptów. Obsługuje testy oparte na danych, które można uruchamiać równolegle.
3. Jednostka PHPPHPUnit to narzędzie do testów jednostkowych dla programistów PHP. Pobiera małe fragmenty kodu, zwane jednostkami, i testuje każdy z nich osobno. Narzędzie pozwala również programistom korzystać z predefiniowanych metod asercji, aby sprawdzić, czy system zachowuje się w określony sposób.

To tylko niektóre z dostępnych narzędzi do testów jednostkowych. Jest ich o wiele więcej, szczególnie dla Języki C oraz Javaale na pewno znajdziesz narzędzie do testowania jednostkowego, które spełni Twoje potrzeby programistyczne, niezależnie od języka, którego używasz.

Rozwój oparty na testach (TDD) i testowanie jednostkowe

Testowanie jednostkowe w TDD wiąże się z szerokim wykorzystaniem frameworków testowych. Framework testów jednostkowych służy do tworzenia zautomatyzowanych testów jednostkowych. Frameworki testów jednostkowych nie są unikalne dla TDD, ale są dla niego niezbędne. Poniżej przedstawiamy niektóre z korzyści, jakie TDD wnosi do świata testów jednostkowych:

• Testy są pisane przed kodem
• Polegaj w dużym stopniu na frameworkach testowych
• Testowane są wszystkie klasy w aplikacjach
• Możliwa jest szybka i łatwa integracja

Oto niektóre korzyści płynące z TDD:

• Zachęca do tworzenia małych, testowalnych jednostek i prostych projektów.
• Zapobiega nadmiernej inżynierii; tworzysz tylko to, czego wymaga test.
• Zapewnia stałe zabezpieczenie dla osób dokonujących refaktoryzacji.

Porada eksperta:Wybierz TDD, kiedy chcesz ścisłe informacje zwrotne dotyczące projektu na poziomie kodu i szybki, stopniowy postęp prac nad jednostkami.

Dlaczego warto integrować testy jednostkowe z CI/CD?

Testy jednostkowe przynoszą największą wartość, gdy są bezpośrednio podłączone do ciągła integracja i ciągłe dostarczanie (CI/CD)Zamiast być czymś na marginesie, stają się brama jakości która automatycznie weryfikuje każdą zmianę przed jej wysłaniem.

Oto powody, dla których warto zintegrować testy jednostkowe z procesami CI/CD:

• Natychmiastowe informacje zwrotne – Programiści w ciągu kilku minut wiedzą, czy ich zmiana coś zepsuła.
• Shift-jakość lewa – Błędy są wychwytywane w momencie zatwierdzania, a nie po wydaniu.
• Pewność wdrożeń – Automatyczne kontrole zapewniają, że „zielone kompilacje” są bezpieczne do wdrożenia.
• Skalowalna współpraca – Zespoły dowolnej wielkości mogą łączyć ze sobą kod, nie wchodząc sobie nawzajem w drogę.

Mit dotyczący testów jednostkowych

Oto kilka powszechnych mitów na temat testów jednostkowych:

„To wymaga czasu, a ja zawsze mam nadmiar zajęć. Mój kod jest niezawodny! Nie potrzebuję testów jednostkowych.”

Mity ze swej natury są fałszywymi założeniami. Założenia te prowadzą do błędnego koła w następujący sposób:

Prawda jest taka, że ​​testy jednostkowe zwiększają szybkość rozwoju.

Programiści sądzą, że testy integracyjne wykryją wszystkie błędy i nie wykonają testów jednostkowych. Po zintegrowaniu jednostek, nawet bardzo proste błędy, które można by łatwo znaleźć i naprawić w testach jednostkowych, wymagają bardzo dużo czasu na ich wykrycie i naprawienie.

Zaleta testów jednostkowych

• Deweloperzy, którzy chcą dowiedzieć się, jakie funkcje zapewnia jednostka i jak z niej korzystać, mogą przyjrzeć się testom jednostkowym, aby uzyskać podstawową wiedzę na temat interfejsu API jednostki.
• Testowanie jednostkowe pozwala programistom na refaktoryzację kodu w późniejszym terminie i upewnienie się, że moduł nadal działa poprawnie (tj. Testy regresji). Procedura polega na pisaniu przypadków testowych dla wszystkich funkcji i metod, tak aby za każdym razem, gdy zmiana powoduje błąd, można go było szybko zidentyfikować i naprawić.
• Ze względu na modułowy charakter testów jednostkowych możemy testować części projektu bez czekania na ukończenie pozostałych.

Wady testów jednostkowych

• Nie można oczekiwać, że testy jednostkowe wykryją każdy błąd w programie. Nie da się ocenić wszystkich ścieżek wykonania, nawet w najbardziej trywialnych programach.
• Testowanie jednostkowe z samej swojej natury koncentruje się na jednostce kodu. W związku z tym nie jest w stanie wykryć błędów integracji ani ogólnych błędów na poziomie systemu.

Zaleca się, aby testy jednostkowe stosować w połączeniu z innymi czynnościami testowymi.

Najlepsze praktyki testowania jednostkowego

• Przypadki testów jednostkowych powinny być niezależne. Wszelkie ulepszenia lub zmiany w wymaganiach nie powinny mieć wpływu na przypadki testów jednostkowych.
• Testuj tylko jeden kod na raz.
• Postępuj zgodnie z jasnymi i spójnymi konwencjami nazewnictwa testów jednostkowych
• W przypadku zmiany kodu w którymkolwiek module należy upewnić się, że istnieje odpowiednia jednostka Przypadek testowy dla modułu, a moduł przejdzie testy przed zmianą implementacji
• Błędy zidentyfikowane podczas testów jednostkowych muszą zostać naprawione przed przejściem do następnej fazy w SDLC
• Zastosuj podejście „testuj jako swój kod”. Im więcej kodu napiszesz bez testowania, tym więcej ścieżek musisz sprawdzić pod kątem błędów.

Najczęstsze pytania

Podsumowanie