Kiểm tra đơn vị là gì?

Kiểm tra đơn vị là gì?

Kiểm thử đơn vị là một phương pháp kiểm thử phần mềm trong đó các đơn vị hoặc thành phần riêng lẻ của mã—chẳng hạn như hàm, phương thức hoặc lớp—được kiểm tra riêng biệt để xác minh chúng hoạt động chính xác. Mục tiêu là xác thực rằng các thành phần nhỏ nhất của ứng dụng hoạt động như mong đợi mà không phụ thuộc vào các hệ thống bên ngoài.

A đơn vị có thể nhỏ như một hàm đơn lẻ hoặc lớn như một mô-đun nhỏ, tùy thuộc vào cách phần mềm được thiết kế. Nguyên tắc chính là cô lập: các tài nguyên bên ngoài như cơ sở dữ liệu, API hoặc hệ thống tệp phải được mô phỏng hoặc cắt bỏ để bài kiểm tra chỉ tập trung vào logic của đơn vị.

Ví dụ: trong Python:

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

Bài kiểm tra đơn giản này kiểm tra xem add Hàm trả về kết quả chính xác. Tuy đơn giản, nhưng nó minh họa cho ý tưởng: kiểm tra logic một cách độc lập trước khi tích hợp với phần còn lại của hệ thống.

Bằng cách thực hành thử nghiệm đơn vị, các nhà phát triển tạo ra một mạng lưới an toàn có khả năng phát hiện nhanh chóng các lỗi hồi quy, hỗ trợ tái cấu trúc và cải thiện khả năng bảo trì phần mềm.

Video giải thích bài kiểm tra đơn vị

Tại sao thực hiện Kiểm tra đơn vị?

Kiểm tra đơn vị là quan trọng vì các nhà phát triển phần mềm đôi khi cố gắng tiết kiệm thời gian bằng cách thực hiện thử nghiệm đơn vị tối thiểu và đây là một quan niệm sai lầm vì thử nghiệm đơn vị không phù hợp dẫn đến chi phí sửa lỗi cao trong quá trình Thử nghiệm hệ thống, Kiểm tra tích hợp, và thậm chí cả Kiểm thử Beta sau khi ứng dụng được xây dựng. Nếu kiểm thử đơn vị đúng cách được thực hiện ngay từ giai đoạn đầu phát triển, về lâu dài sẽ tiết kiệm được thời gian và tiền bạc.

Sau đây là những lý do chính để thực hiện kiểm thử đơn vị trong kỹ thuật phần mềm:

• Phát hiện lỗi sớm – Các vấn đề phát sinh gần nơi chúng phát sinh, giúp việc khắc phục nhanh hơn và rẻ hơn.
• Chất lượng mã được cải thiện – Mã sạch, có thể kiểm tra thường dẫn đến kiến ​​trúc tốt hơn và ít phụ thuộc ẩn hơn.
• Bảo vệ hồi quy – Các bài kiểm tra đơn vị đóng vai trò như một lưới an toàn trong quá trình tái cấu trúc, đảm bảo các tính năng cũ vẫn hoạt động.
• Chu kỳ phát triển nhanh hơn – Các bài kiểm tra tự động rút ngắn vòng phản hồi QA và giảm chi phí kiểm tra thủ công.
• Sự tự tin của nhóm cao hơn – Với phạm vi kiểm tra đơn vị mạnh mẽ, các nhà phát triển triển khai các bản cập nhật mà không lo chúng sẽ làm hỏng các tính năng hiện có.

Trong ngắn hạn: kiểm thử đơn vị tiết kiệm thời gian, giảm thiểu rủi ro và cải thiện độ tin cậy. Nó biến việc thử nghiệm từ một ý nghĩ muộn màng thành một hoạt động kỹ thuật chủ động.

Làm thế nào để thực hiện kiểm thử đơn vị?

Một quy trình kiểm thử đơn vị đáng tin cậy có thể dự đoán được, nhanh chóng và tự động. Hãy sử dụng vòng lặp sáu bước này để duy trì chất lượng cao và phản hồi nhanh chóng.

Bước 1) Phân tích đơn vị và xác định các trường hợp

Xác định hành vi nhỏ nhất có thể kiểm tra được. Liệt kê con đường hạnh phúc, trường hợp cạnhvà điều kiện lỗi. Làm rõ đầu vào/đầu ra và điều kiện trước/sau.

Bước 2) Thiết lập môi trường thử nghiệm

Chọn khung, tải đồ đạc tối thiểu và cô lập các phụ thuộc (bản nháp/bản nháp/bản giả). Giữ thiết lập nhẹ để tránh các bài kiểm tra chậm và dễ vỡ.

Bước 3) Viết bài kiểm tra (Mẫu AAA)

Sắp xếp các đầu vào và bối cảnh → Hành động bằng cách gọi đơn vị → Khẳng định kết quả mong đợi. Ưu tiên khẳng định về hành vi hơn là chi tiết triển khai nội bộ.

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

Bước 4) Chạy cục bộ và trong CI

Thực hiện kiểm tra trên máy của bạn trước; sau đó chạy trong CI để kiểm tra môi trường sạch. Lỗi nhanh chóng; giữ nhật ký ngắn gọn và dễ xử lý.

Bước 5) Chẩn đoán lỗi, sửa lỗi và tái cấu trúc

Khi một bài kiểm tra thất bại, sửa mã hoặc kiểm tra, không phải cả hai cùng lúc. Sau khi chuyển sang màu xanh lá cây, hãy tái cấu trúc một cách tự tin—kiểm tra hành vi bảo vệ.

Bước 6) Chạy lại, Review và Duy trì

Chạy lại toàn bộ bộ công cụ. Xóa các bài kiểm tra không ổn định, loại bỏ các bản sao và thực thi ngưỡng bảo hiểm mà không chơi trò chơi. Đánh dấu các bài kiểm tra chậm để chạy ít thường xuyên hơn.

Mẹo chuyên nghiệp:

• Giữ các bài kiểm tra Rychle (<200 ms mỗi cái) và độc lập.
• Tên các bài kiểm tra cho hành vi (ví dụ, test_total_includes_tax).
• Xử lý tình trạng không ổn định như một lỗi; cách ly, khắc phục nguyên nhân gốc rễ, sau đó kích hoạt lại.

Các kỹ thuật kiểm thử đơn vị khác nhau là gì?

Các bài kiểm tra đơn vị có hiệu quả nhất khi chúng kết hợp kỹ thuật thiết kế bài kiểm tra thông minh với mục tiêu bảo hiểm hợp lý. Nhắm đến chiều rộng khi cần thiết, chiều sâu khi rủi ro cao nhất và tránh bẫy “100% hoặc phá sản”.

Kỹ thuật kiểm tra đơn vị chủ yếu được phân loại thành ba phần:

1. Kiểm tra hộp đen bao gồm việc kiểm tra giao diện người dùng, cùng với đầu vào và đầu ra
2. Kiểm tra hộp trắng bao gồm việc kiểm tra hành vi chức năng của ứng dụng phần mềm
3. Kiểm thử hộp xám được sử dụng để thực hiện các bộ thử nghiệm, phương pháp thử nghiệm và trường hợp thử nghiệm, và thực hiện phân tích rủi ro

Phạm vi bảo hiểm là một Chỉ số hàng đầu, không phải là vạch đích. Sử dụng nó để tìm điểm mù, không phải để chơi chữ. Các kỹ thuật bao phủ mã được sử dụng trong Kiểm thử đơn vị được liệt kê dưới đây:

• Bảo hiểm Tuyên bố
• Phạm vi quyết định
• Bảo hiểm chi nhánh
• Bảo hiểm tình trạng
• Bảo hiểm máy trạng thái hữu hạn

Để biết thêm về Bảo hiểm mã, hãy tham khảo https://www.guru99.com/code-coverage.html

Vai trò của Mocking và Stubbing trong Kiểm thử đơn vị là gì?

Các bài kiểm tra đơn vị chỉ nên tập trung vào mã đang được kiểm tra — không phải sự phụ thuộc của nó. Đó là nơi giả và sơ khai vào. Những "bản sao thử nghiệm" này thay thế các đối tượng thực để bạn có thể cô lập hành vi, kiểm soát đầu vào và tránh các thử nghiệm chậm hoặc không ổn định.

Tại sao nên sử dụng Test Doubles?

• Cô lập – Chỉ kiểm tra thiết bị, không kiểm tra cơ sở dữ liệu, mạng hoặc hệ thống tệp.
• Thuyết định mạng – Kiểm soát đầu ra và tác dụng phụ để có kết quả nhất quán.
• Tốc độ – Các bài kiểm tra chạy trong vài mili giây khi chúng không tác động đến hệ thống bên ngoài.
• Mô phỏng trường hợp ngoại lệ – Dễ dàng mô phỏng lỗi (ví dụ: thời gian chờ API) mà không cần phải chờ đợi trong thực tế.

Sơ khai

A sơ khai là một giải pháp thay thế đơn giản, trả về phản hồi cố định. Nó không ghi lại các tương tác — nó chỉ cung cấp dữ liệu đóng hộp.

Ví dụ (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"

mocks

A chế nhạo mạnh hơn: nó có thể xác minh các tương tác (ví dụ: "phương pháp này có được gọi bằng X không?").

Ví dụ (JavaKịch bản có đùa):

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!");

});

Ở đây, chế nhạo kiểm tra xem dịch vụ email đã được gọi đúng chưa — điều mà stub không thể làm được.

Những cạm bẫy phổ biến

• chế giễu quá mức – Nếu mọi cộng tác viên đều bị chế giễu, các bài kiểm tra sẽ trở nên dễ vỡ và bị ràng buộc vào các chi tiết triển khai.
• Kiểm tra bản mô phỏng thay vì hành vi – Tập trung vào kết quả (giá trị trạng thái/trả về) hơn là tương tác khi có thể.
• Mã thiết lập bị rò rỉ – Giữ cho các bản nháp/bản nháp nhẹ; sử dụng các phần trợ giúp hoặc đồ đạc để dễ đọc.

Quy tắc của ngón tay cái

• Stub khi bạn chỉ cần dữ liệu.
• Giả vờ khi bạn cần xác minh các tương tác.
• Thích hàng giả hơn là hàng nhái khi bạn có thể (ví dụ, DB trong bộ nhớ thay vì mô phỏng mọi truy vấn).

Tóm lại: Nhại lại và cắt cụt là diễn viên phụ, không phải các ngôi sao. Sử dụng chúng để cô lập đơn vị của bạn, nhưng đừng để chúng chiếm quyền kiểm soát bộ thử nghiệm.

Các công cụ kiểm thử đơn vị phổ biến là gì?

Có một số phần mềm kiểm thử đơn vị tự động có sẵn để hỗ trợ kiểm thử đơn vị trong kiểm thử phần mềm. Chúng tôi sẽ đưa ra một số ví dụ dưới đây:

1. JUnit: Junit là một công cụ kiểm tra miễn phí được sử dụng cho Java Ngôn ngữ lập trình. Nó cung cấp các khẳng định để xác định phương pháp kiểm tra. Công cụ này kiểm tra dữ liệu trước, sau đó chèn dữ liệu vào đoạn mã.
2. đơn vị: NUnit là một khung kiểm thử đơn vị được sử dụng rộng rãi cho tất cả các ngôn ngữ .NET. Đây là một công cụ mã nguồn mở cho phép viết các tập lệnh thủ công. Nó hỗ trợ các bài kiểm thử hướng dữ liệu, có thể chạy song song.
3. Đơn vị PHP: PHPUnit là một công cụ kiểm thử đơn vị dành cho lập trình viên PHP. Nó sử dụng các phần mã nhỏ, được gọi là đơn vị, và kiểm thử từng phần riêng biệt. Công cụ này cũng cho phép các nhà phát triển sử dụng các phương thức khẳng định được xác định trước để khẳng định hệ thống hoạt động theo một cách nhất định.

Đó chỉ là một vài trong số các công cụ kiểm tra đơn vị có sẵn. Còn nhiều nữa, đặc biệt là đối với Ngôn ngữ C và Javanhưng bạn chắc chắn sẽ tìm thấy một công cụ kiểm thử đơn vị đáp ứng nhu cầu lập trình của mình, bất kể ngôn ngữ bạn sử dụng.

Phát triển dựa trên thử nghiệm (TDD) & Thử nghiệm đơn vị

Kiểm thử đơn vị trong TDD liên quan đến việc sử dụng rộng rãi các khung kiểm thử. Khung kiểm thử đơn vị được sử dụng để tạo các bài kiểm thử đơn vị tự động. Khung kiểm thử đơn vị không chỉ dành riêng cho TDD, nhưng chúng rất cần thiết cho nó. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét một số lợi ích mà TDD mang lại cho thế giới kiểm thử đơn vị:

• Các bài kiểm tra được viết trước mã
• Dựa nhiều vào các khung thử nghiệm
• Tất cả các lớp trong ứng dụng đều được kiểm tra
• Có thể tích hợp nhanh chóng và dễ dàng

Sau đây là một số lợi ích của TDD:

• Khuyến khích các đơn vị nhỏ, có thể kiểm tra và thiết kế đơn giản.
• Ngăn chặn việc thiết kế quá mức; bạn chỉ xây dựng những gì mà bài kiểm tra yêu cầu.
• Cung cấp mạng lưới an toàn cho những người tái cấu trúc.

Lời khuyên chuyên gia: Chọn TDD khi bạn muốn phản hồi thiết kế chặt chẽ ở cấp độ mã và tiến độ gia tăng nhanh chóng theo từng đơn vị.

Tại sao nên tích hợp các bài kiểm tra đơn vị vào CI/CD?

Các bài kiểm tra đơn vị mang lại giá trị cao nhất khi chúng được kết nối trực tiếp vào Quy trình tích hợp liên tục và phân phối liên tục (CI/CD). Thay vì là một suy nghĩ muộn màng, chúng trở thành một Cổng chất lượng tự động xác thực mọi thay đổi trước khi gửi đi.

Sau đây là những lý do để tích hợp các bài kiểm tra đơn vị vào quy trình CI/CD:

• Phản hồi ngay lập tức – Các nhà phát triển biết ngay trong vòng vài phút nếu thay đổi của họ gây ra lỗi gì đó.
• Shift-chất lượng bên trái – Lỗi được phát hiện tại thời điểm xác nhận, không phải sau khi phát hành.
• Sự tự tin trong việc triển khai – Kiểm tra tự động đảm bảo rằng “bản dựng xanh” có thể được đẩy một cách an toàn.
• Sự hợp tác có thể mở rộng – Các nhóm ở mọi quy mô đều có thể hợp nhất mã mà không gây ảnh hưởng đến nhau.

Huyền thoại kiểm thử đơn vị

Sau đây là một số quan niệm sai lầm phổ biến về Kiểm thử đơn vị:

“Nó cần thời gian, và tôi lúc nào cũng bị quá tải. “Mã của tôi rất ổn định! Tôi không cần kiểm thử đơn vị.”

Huyền thoại về bản chất là những giả định sai lầm. Những giả định này dẫn đến một vòng luẩn quẩn như sau –

Sự thật là, Kiểm thử đơn vị làm tăng tốc độ phát triển.

Các lập trình viên nghĩ rằng Kiểm thử Tích hợp sẽ phát hiện tất cả lỗi và không thực hiện kiểm thử đơn vị. Một khi các đơn vị đã được tích hợp, những lỗi rất đơn giản vốn có thể dễ dàng được tìm thấy và sửa trong kiểm thử đơn vị lại mất rất nhiều thời gian để theo dõi và sửa chữa.

Lợi thế kiểm tra đơn vị

• Các nhà phát triển muốn tìm hiểu chức năng nào được cung cấp bởi một đơn vị và cách sử dụng nó có thể xem các bài kiểm tra đơn vị để hiểu cơ bản về API đơn vị.
• Kiểm thử đơn vị cho phép lập trình viên cấu trúc lại mã sau này và đảm bảo mô-đun vẫn hoạt động chính xác (tức là, Kiểm tra hồi quy). Quy trình là viết các trường hợp kiểm thử cho tất cả các chức năng và phương thức để bất cứ khi nào một thay đổi gây ra lỗi thì có thể nhanh chóng xác định và sửa lỗi đó.
• Do tính chất mô-đun của thử nghiệm đơn vị, chúng tôi có thể thử nghiệm các phần của dự án mà không cần đợi những phần khác hoàn thành.

Nhược điểm của kiểm thử đơn vị

• Kiểm thử đơn vị không thể bắt được mọi lỗi trong chương trình. Không thể đánh giá tất cả các đường dẫn thực thi, ngay cả trong những chương trình đơn giản nhất.
• Bản chất của kiểm thử đơn vị là tập trung vào một đơn vị mã. Do đó, nó không thể phát hiện lỗi tích hợp hoặc lỗi hệ thống rộng.

Nên sử dụng thử nghiệm đơn vị kết hợp với các hoạt động thử nghiệm khác.

Thực tiễn tốt nhất về kiểm tra đơn vị

• Các trường hợp kiểm thử đơn vị phải độc lập. Trong trường hợp có bất kỳ cải tiến hoặc thay đổi nào về yêu cầu, các trường hợp kiểm thử đơn vị sẽ không bị ảnh hưởng.
• Mỗi lần chỉ kiểm tra một mã.
• Thực hiện theo các quy ước đặt tên rõ ràng và nhất quán cho các bài kiểm tra đơn vị của bạn
• Trong trường hợp thay đổi mã trong bất kỳ mô-đun nào, hãy đảm bảo có đơn vị tương ứng Trường hợp thử nghiệm cho mô-đun và mô-đun đó đã vượt qua các bài kiểm tra trước khi thay đổi cách triển khai
• Các lỗi được xác định trong quá trình kiểm tra đơn vị phải được sửa trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo trong SDLC
• Áp dụng phương pháp tiếp cận “thử nghiệm dưới dạng mã của bạn”. Bạn càng viết nhiều mã mà không kiểm tra thì bạn càng phải kiểm tra nhiều đường dẫn để tìm lỗi.

Câu Hỏi Thường Gặp

Tổng kết