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TDD為軟體開發一種手法,核心思維在於釐清功能情境後,從測試程式碼開始開發。與一般開發習慣有很大的不同。

一開始會用例子情境直接去帶入理解TDD與一般開發不同之處,例子如下

情境 : 作為銀行客戶,我想要透過一個安全的登入系統登入我的帳戶,以便查看我的餘額和進行交易。

針對這個情境,需驗證登入合法性,條件如下

  • 驗證正確的帳號和密碼可以成功登入。
  • 驗證錯誤的帳號或密碼無法登入。
  • 驗證三次登入失敗後帳戶將被鎖定。

註: 此例在此文章會被不停地拿來使用

1. 以範例初步體會TDD測試驅動開發

a. 一般情境開發

一般開發大都會從最基礎的資料基礎建設開始做開發,流程如下

一般情境開發

  1. DBContext : 撰寫DB Entity,建置完後做Migration產出DB Table
  2. Repository : 設計Repository Layer,實作資料CRUD,隔離DBContext
  3. Service : 實際撰寫登入密碼驗證邏輯與服務方法(通常會參考資料層實作)
  4. API Interface : Controller層,實際撰寫In Out Bound部分
  5. Test Code : 最後針對Service邏輯部分撰寫測試程式碼

此為根據需求從資料層建置到API介面層的一個開發流程,期間雖然會思考使用者情境邏輯,但通常到Test Code階段情境Case才會想得比較齊全。但對於不寫測試程式碼的工程師就會懶於寫測試程式碼…此時程式會因需求變動或是除錯修改程式碼發生改A壞B或是對的東西改成錯的,在沒測試驗證邏輯保護下跑就會大概機率會出錯。

b. TDD簡易開發流程示意

TDD實際開發流程如下,會首要考慮情境去寫測試程式碼

TDD簡易開發流程

關鍵在於的在Test Code到Service這段,這段實際細節流程如下

TDD簡易開發流程2

細部流程會是一個測試驗證與撰寫程式碼的重複流程,我們以驗證正確的帳號和密碼可以成功登入這個測試情境為例。一開始先產生測試程式碼(注:測試程式碼非Product Code)如下,此時直接跑測試一般會出現警告或是失敗,IDE測試結果會產生紅燈,此紅燈為測試的起手情境。接著我們要想辦法讓他變成綠燈,開始實際寫測式流程

[TestMethod]
public void LoginWithCorrectUsernameAndPassword_ShouldBeSuccess()
{
    
}

在撰寫測試程式,過程中我們一開始並不關心是否有真正的Concrete Class,會直接寫測試邏輯,例如下述這段驗證帳密正確性。寫這段測試時,實際沒有LoginService實體Class,因為我們著重於測試情境邏輯與流程,簡單來說我們一開始關心的是我們該如何寫完整性較高的測試”流程”,注重的是邏輯與流程,這會與一般先寫好再建置Concreate Class的思維非常不同。

[TestMethod]
public void LoginWithCorrectUsernameAndPassword_ShouldBeSuccess()
{
    LoginService loginService = new LoginService();
    bool result = loginService.Validate("Spyua", "password123");
    Assert.IsFalse(result);
}

在沒有Concreate Class狀況下,IDE會檢測出沒有LoginService這個Concreate而標註紅線,此時通常會透過IDE熱鍵快速產生LoginService Class與Validate方法如下。在我們完成Concreate Class,可以刻意先不寫邏輯,讓他回傳false讓測試通過,當我們完成這段在執行測試時此時IDE就會Show綠燈。

public class LoginService
{
    public bool Validate(string username, string password)
    {
        return false; // 刻意返回false讓測試通過
    }
}

接著我們要開始做重構,重構在另一個小節我會描述他的精神,在這情境重構在於完善Validate邏輯部分,因此我們快速補一下示意邏輯,再做一次測試驗證會是綠燈。

public class LoginService
{
    public bool Validate(string username, string password)
    {
        if(username == "Spyua" && password == "password123")
            return true;
        return false;
    }
}

過了一遍這個流程,大致要帶出涵義在於TDD為測試流程,由測試不過(紅燈)到測試過(轉綠燈),期間會不停地做測試,寫Product Code,測試,重構再次測試,直到你將Product Code完成。最後,會再做一次Review看是否要做重構(重新整理程式碼)。

此時你應該會小疑問,Service參考實作Repository怎麼沒有? 這後面會搭配如何使用測試Mock去寫這段,並做詳細說明。

2. 使用ATDD設計好的故事設定

上章節討論完後,對於TDD實作流程應該會有一定的認知。但你有發現到一件事情嗎? TDD是其實很貼近於開發角色,實際他是偏於底層的思維,對於較接近User的上層情境邏輯會有一段小落差外,另外就是實際開發過程,我們還是需要開發者能透徹了解實際的情境外,且能與User與PM達到共識,理想上整體的測試情境與條例都可讓三方理解。

而這整個過程就是要探討如何從User Requirement定義出User Story與測試條例過程,我們或稱做ATDD,英文縮寫為 Acceptance Test-Driven Development。他會是TDD整個流程中最重要的一環。歸根究柢,還是要透徹討論去理解使用這需求。就像寫小說一樣,有清楚的故事設定背景,才會有好的故事內容。

系統的存在目的,是為了滿足使用者需求,而不是給開發人員寫爽的。 (91)

ATDD探討會有幾個環節,分別為

  1. 從User Requirement定義出 User Story
  2. 根據User Story設計出Use case diagram並搭配Use case description
  3. 根據1,2 列出實際功能清單
  4. 定義出acceptance testing

而這四個環節,會不斷的與實際撰寫測試做循環驗證與修正

a. User Story Lightning Talk (參考91)

我們如果要將User Requirement用最簡單的方式讓大家都可以瞭解這個需求是什麼,通常會使用User Story描述技巧,它是敏捷開發中用來描述功能需求的一個簡單又實用的方法。透過User Story,開發者可以更容易理解使用者的需求和目標,並專注於創造有價值的解決方案。通常,User Story的制定格式會遵循以下結構:

中文版

作為(某個角色),我想要(某個功能或動作),以便(達到某個目的或效益)。

英文版

As a "role", I want "goal/desire" so that "benefit"

  • 某個角色:使用該功能的人,可以是特定的使用者、系統管理員、客戶等。
  • 某個功能或動作:這部分描述想要開發的具體功能或系統應該執行的動作。
  • 達到某個目的或效益:這部分解釋了為什麼這個功能是有價值的,也就是說,它可以達到什麼特定的效益或目的。

以我們上述的登入系統情境,我們會這樣定義

作為 一個銀行客戶,
我希望 能夠透過一個安全的登入系統登入我的帳戶,
以便 查看我的餘額和進行交易,
並且我期望:

如果 我輸入的帳號和密碼是正確的,那麼 我應該可以成功登入。
如果 我輸入的帳號或密碼是錯誤的,那麼 我不應該能夠登入。
如果 我連續三次登入失敗,那麼 我的帳戶應該被鎖定,以保護我的安全。
小練習

情境描述

作為銀行客戶,我想要從我的一個帳戶轉帳到另一個帳戶,以便管理我的財務。

Acceptance Test Case:

  • 驗證足夠餘額的轉帳是成功的。
  • 驗證餘額不足的轉帳應該失敗。
  • 驗證成功的轉帳應該在兩個帳戶間正確移動金額。

User Story

作為 一個銀行客戶,
我希望 能夠從我的一個帳戶轉帳到另一個帳戶,
以便 管理我的財務,
同時確保:

如果 我的帳戶有足夠的餘額,那麼 轉帳應該成功。
如果 我的帳戶餘額不足,那麼 轉帳應該失敗。
如果 轉帳成功,那麼 兩個帳戶間的金額應該正確移動。
I. User Story 討論

上述是直接定義出User Story的情境結果,一般我們會使用敏捷開發討論User Story,在敏捷開發中,User Story的定義和討論是一個持續的過程,涉及多個階段和參與者(PO、PG…)。

細部實際討論做法簡易描述
  1. 撰寫User Story:在便條紙或數字化的看板上寫下User Story的基本描述,包括角色、功能和效益。
  2. 定義Acceptance Criteria:測試人員和開發人員共同參與的一個重要環節。Acceptance Criteria(或Acceptance Test Case)明確界定了User Story完成的條件。這些條件可以在同一張便條紙的下方寫出,也可以單獨記錄貼在同一個區塊。
  3. User Story討論會議:開發團隊、產品擁有者、測試人員和其他利益相關者所有人將共同討論User Story的細節,包括Acceptance Criteria。這個過程有助於確保每個人都理解需求並同意測試標準。
  4. 估算和排程:團隊可能還會為User Story進行大小估算和排程。使用像是點數費式數列這樣的估算方法,並將User Story分配到特定的開發迭代或冲刺中。
  5. 持續溝通和澄清:隨著開發的進展,可能還需要進一步的討論和澄清。涉及更多的會議或非正式的交流。

細部討論細節歸類大原則上Follow 3C原則,也就是Card、Conversation與Confirmation

3C原則
  1. Card(卡片): - 目的:卡片作為一個描述溝通媒介,用於紀錄User Story的核心概念。 - 內容:通常包括角色、功能和效益。例如,“作為銀行客戶,我希望能夠透過一個安全的登入系統登入我的帳戶,以便查看我的餘額和進行交易。” - 特點:卡片應該簡短明了,就像Lighting Talk,短時間提供足夠的信息來引發更深入的討論。
  2. Conversation(對話): - 目的:透過團隊之間的對話來深入理解User Story的細節,並解決任何歧義和不清楚的地方。 - 內容:包括討論Acceptance Criteria、技術細節、依賴關係等。 - 特點:對話可以在正式的計畫會議中進行,也可以是隨時發生的非正式討論。
  3. Confirmation(確認): - 目的:通過明確的Acceptance Criteria確定User Story的完成條件,確保所有利益相關者對需求和期望有共同理解。 - 內容:明確定義何時User Story被認為是“完成”的,例如,正確的帳號和密碼可以成功登入等。 - 特點:這部分通常涉及測試人員、開發人員和產品擁有者的密切合作,以確保所有人對接受標準有共同理解。

這三個元素共同構成了完整的User Story,支援敏捷開發過程中的協作和溝通。卡片是引發對話的起點,對話是深入理解需求的過程,確認則是確保所有人對完成標準達成共識的過程。

II. User Case Digram

在討論過程中,我們會使用Digram來輔助討論,可以明確看出系統邊界、角色關係與案例,一般會Follow 5W準則(Who、Where、What、When與Why)。如我們此章節提到的登入系統情境例子,它的User Case Digram可能會長的如下

User Case Digram

圖中的pre與post為pre-condition(前置條件)和post-condition(後置條件)的角色。

  1. Pre-condition(前置條件)
    • 描述了必須先滿足的條件,用例才能夠被執行。
    • 例如,客戶必須輸入正確的帳號和密碼。
  2. Post-condition(後置條件)
    • 描述了用例執行成功後系統的狀態。
    • 例如,客戶可以成功登入,並能夠訪問其帳戶以查看餘額和進行交易
III. Acceptance testing

Acceptance testing為接收測試描述,它一樣是在討論過程中會去定義出的驗收標準描述。用來說明某一個user story,系統在特定情況下應該完成什麼樣功能,以及針對某一些輸入,應該具備怎樣的輸出結果。從從使用者的角度來檢視,系統是否能正常運作(是否符合使用者的期望)。通常以自然語言撰寫。

描述內容盡量把握幾個準則 (91)

  • 使用者為owner(PO)來主導撰寫 : 使用者為最後的驗收人員,所以使用者最有資格、也最應該來撰寫驗收測試。讓使用者來主導,而由有經驗的測試人員與開發人員輔助撰寫測試案
  • 重點在What,而不是How : 驗收測試案例的重點在於該有什麼樣的功能,用什麼樣的方式,能代表滿足這個user story。如何做到細節就不用過於描述。
  • 簡潔、準確、避免無異議的描述 : 例如我們提到的登入例子,以ATDD接受測試描述就會如下
    • 驗證正確的帳號和密碼可以成功登入。
    • 驗證錯誤的帳號或密碼無法登入。
    • 驗證三次登入失敗後帳戶將被鎖定。

寫過測試經驗的開發者應該會意識到,這測試描述其實還需要轉譯成測試3A撰寫描述,這就是我們下章節會提到BDD章節,回提到關於DSL(Domain Specific Lanaguage)語言描述,DSL就會較貼近實際的測試撰寫情境。

3. BDD神輔助

這章節用意在於要帶出使用DSL語法描述測試條例並使用Net Specflow Tool協助我們產生測試程式碼,來輔助我們TDD整個開發過程。BDD英文全名為Behavior-driven development,由使用者行為情境討論來做開發起始點,過程TDD這章節不加以詳述,我們要探討的是DSL(Domain Specific Lanaguage)語言描述。

a. Gherkin 3A

DSL(Domain Specific Lanaguage)語言描述為了解決特定領域的問題而設計的,例如我們常看到的SQL與HTML則就是針對資料庫領域與網頁領域而設計的語法。

相對於BDD開發,也有針對此領域而設計的語言叫Gherkin ,使用 "Given-When-Then" 的結構去描述軟件功能的期望行為。例如我們提到的安全登入例子,以Gherkin描述就會如下

Feature: 安全登入

Scenario: 正確的帳號和密碼
  Given 一個有效的帳號和密碼
  When 用戶嘗試登入
  Then 登入應成功

Scenario: 錯誤的帳號或密碼
  Given 一個無效的帳號或密碼
  When 用戶嘗試登入
  Then 登入應失敗

Scenario: 三次登入失敗
  Given 用戶已經嘗試登入兩次並失敗
  When 用戶再次嘗試登入並失敗
  Then 帳戶應被鎖定

相對於我們上述提到的Acceptance testing 描述,會更接近於Test的3A架構,3A即是Arrange、Act與Assert。在寫測試段,一個測試會有這三個流程階段。如果我們轉成3A描述則會如下

Scenario: 正確的帳號和密碼

  • Arrange(安排):設置測試的初始條件。Given 一個有效的帳號和密碼
  • Act(執行):執行要測試的行為。When 用戶嘗試登入
  • Assert(斷言):驗證系統的實際行為是否符合預期。Then 登入應成功

Scenario: 錯誤的帳號或密碼

  • Arrange(安排)Given 一個無效的帳號或密碼
  • Act(執行)When 用戶嘗試登入
  • Assert(斷言)Then 登入應失敗

Scenario: 三次登入失敗

  • Arrange(安排)Given 用戶已經嘗試登入兩次並失敗
  • Act(執行)When 用戶再次嘗試登入並失敗
  • Assert(斷言)Then 帳戶應被鎖定

實際的測試程式碼會如下(非Specflow產生)

using NUnit.Framework;

[TestFixture]
public class LoginTests
{
    private LoginService _loginService;

    [SetUp]
    public void Setup()
    {
        _loginService = new LoginService(); // Arrange: 初始化測試環境
    }

    [Test]
    public void LoginWithValidCredentials_ShouldSucceed()
    {
        // Arrange: 設置測試的初始條件
        _loginService.SetCredentials("validUsername", "validPassword");

        // Act: 執行要測試的行為
        bool result = _loginService.AttemptLogin();

        // Assert: 驗證系統的實際行為是否符合預期
        Assert.IsTrue(result);
    }

    [Test]
    public void LoginWithInvalidCredentials_ShouldFail()
    {
        // Arrange
        _loginService.SetCredentials("invalidUsername", "invalidPassword");

        // Act
        bool result = _loginService.AttemptLogin();

        // Assert
        Assert.IsFalse(result);
    }

    [Test]
    public void LoginWithThreeFailedAttempts_ShouldLockAccount()
    {
        // Arrange
        _loginService.SetCredentials("invalidUsername", "invalidPassword");

        // Act
        _loginService.AttemptLogin();
        _loginService.AttemptLogin();
        _loginService.AttemptLogin();

        // Assert
        Assert.IsTrue(_loginService.IsAccountLocked());
    }
}

b. Specflow Tool (官方文件)

I. 安裝

Step1 : 至VS IDE延伸模組安裝 SpecFlow

Specflow Install 1

Step2 : 新增Nunit專案

Step3 : Nunit專案安裝 SpecFlow.NUnit

Specflow Install 2

II. 撰寫Feature檔案並撰寫內容

先在Nunit專案新增feature file,如果延伸套件有裝,應該可以在新增選項看到Specflow項目

Specflow Write 1

新增完後,接著我們根據3.a提到的Gherkin 描述範例填到feature file內

Feature: 安全登入

Scenario: 正確的帳號和密碼
    Given 一個有效的帳號和密碼
    When 用戶嘗試登入
    Then 登入應成功

Scenario: 錯誤的帳號或密碼
    Given 一個無效的帳號或密碼
    When 用戶嘗試登入
    Then 登入應失敗

Scenario: 二次登入失敗
    Given 用戶已經嘗試登入兩次並失敗
    When 用戶再次嘗試登入並失敗
    Then 帳戶應被鎖定
III. 產生測試Code

撰寫完feature檔案後,在feature內文還沒產生對應的測試Code,他會是一個紫色HL的狀態,如下圖

Specflow gen code 1

此時我們針對檔案內文點選右鍵(任何一處都可),點選Define Step

Specflow gen code 2

他會產生一個選擇表如下,基本上都是全選

Specflow gen code 2

你就會看到測試程式碼被產生,而且是整個對應你的feature file (Testing Item Board點下去會指到feature file不是Test cs file)

Specflow gen code 3

IV. (重要)修改feature

這小節稍微紀錄一下,如果我們要改需求,勢必會動到feature file,此時會需要同步更新所產生的Testing Code。理想上基本上更動是要整個連動,但實際上這工具目前版本使用起來沒這麼直覺。

這邊給個上述case如下

Scenario: 二次登入失敗
    Given 用戶已經嘗試登入兩次並失敗
    When 用戶再次嘗試登入並失敗
    Then 帳戶應被鎖定

原本是2次登入失敗,如果我們想改描述變成3次登入,此時不能直接改文字描述部分,你必須對Given按右鍵,點選Rename Steps,跳出下面視窗修改,才能同步改道所產生的Testing Code,但僅止於Attribute描述部分,Testing Function Name要自己重新命名

Specflow modify

另外如果點擊後沒反應,只需要對解決方案按右鍵並做重新編輯即可

Specflow讓PO、User與PG專注在feature file的異動,且三方都看得懂實際的測試項目,相對於一般3A的測試Code撰寫可讀性會在更接近自然語言

4. TDD Combo Hit

討論完Specflow部分,我們試著完成整個測試,請先建置你的Product Project,結構如下

File Structure

a. Run TDD (Sample Code)

繼上述由Specflow產生的Scenario,針對正確的帳號和密碼情境參考完善測試Code如下 (PS : 測試專案需安裝FluentAssertions) ,

public class 安全登入StepDefinitions
{
    private LoginService _loginService; // 假設有一個登入服務
    private string _username;
    private string _password;
    private bool _loginResult;

    public 安全登入StepDefinitions()
    {
        _loginService = new LoginService(); // 初始化登入服務
        _username = string.Empty;
        _password = string.Empty;
        _loginResult = false;
    }

    [Given(@"一個有效的帳號和密碼")]
    public void Given一個有效的帳號和密碼()
    {
        _username = "validUser";
        _password = "validPassword";
    }

    [When(@"用戶嘗試登入")]
    public void When用戶嘗試登入()
    {
        _loginResult = _loginService.Login(_username, _password);
    }

    [Then(@"登入應成功")]
    public void Then登入應成功()
    {
        _loginResult.Should().BeTrue();
    }
}

在一開始我們並沒有LoginService這個物件,因此IDE會反紅,此時直接使用IDE的Quick Action,點選產生新的類型

IDE Qucik Action

專案點選Production WebApi Project,並選擇建立檔案,指定到Service資料夾下

IDE Qucik Action2

接著對Login紅色HL部分,一樣使用IDE的Quick Action快速產生Method

IDE Qucik Action3

此時執行測是會是紅燈,錯誤會顯示The method or operation is not implemented,我們下手去改這段Login Code如下,造著邏輯寫,Login流程在於針對username撈取用戶資訊後,做Password比對,過程中透過Quick Action去產生IUserRepoitory 介面以及User Entity物件。

Code
public class LoginService
{
    private IUserRepoitory _userRepoitory;

    public LoginService(IUserRepoitory userRepoitory)
    {
        _userRepoitory = userRepoitory;
    }

    public bool Login(string username, string password)
    {
        User user = _userRepoitory.GetUser(username);
        
        if(user == null || !user.Password.Equals(password) )
        {
            return false;
        }

        return true;
    }
}

public class User
{
    public string Password { get;  set; }
    public string UserName { get;  set; }
}

Production寫好後,接著我們要下手修改程式碼,要針對IUserRepoitory 做Stub替身物件,此時我們需要安裝NSubstitute,Stub替身物件設置如下

private IUserRepoitory _userRepoitory; // 假設有一個使用者資料庫
private LoginService _loginService; 
private string _username;
private string _password;
private bool _loginResult;

public 安全登入StepDefinitions()
{
    _userRepoitory = Substitute.For<IUserRepoitory>(); //替身設置
    _loginService = new LoginService(_userRepoitory); 
    _username = string.Empty;
    _password = string.Empty;
    _loginResult = false;
}

Stub替身物件的存在在於模擬原物件的回傳值,在我們這個Case,我們需要透過替身物件模擬資料庫的回傳,以正確的帳號和密碼這個情境,我們假設回傳Password為我們Given所設置的Password如下

[When(@"用戶嘗試登入")]
public void When用戶嘗試登入()
{
        // 替身物件假設回傳正確的User訊息
    _userRepoitory.GetUser(_username).Returns(new User { UserName = _username, Password = _password });
    _loginResult = _loginService.Login(_username, _password);
}

然後我們執行測試就會進入綠燈狀態了~~~

在綠燈狀態後,我們再回到原本的LoginService程式碼,看一下有沒有哪部分需要做Refactor的,如果以可讀性來說,其實我們可以把if的判斷內容使用 Extract Method提煉出一個Invalid Method,一樣我們快速使用IDE的Qucik Action快速做重構,重構後如下,此時會看到Login Method Invalid那段的可讀性相對於之前就高了許多

public bool Login(string username, string password)
{
    User user = _userRepoitory.GetUser(username);

    if (InvalidPassword(password, user))
    {
        return false;
    }

    return true;
}

private static bool InvalidPassword(string password, User user)
{
    return user == null || !user.Password.Equals(password);
}

b. 探討測試與重構

TDD過程中,對於如何寫測試與如何重構需要有一定的實作認知,這邊稍微概略提一下過程中較常使用到的技巧

I. 關於單元測試

TDD中的Test指的就是單元測試(Unit Test),單元測試重點在於寫Product Code邏輯段的驗證程式碼。如我們提到登入密碼驗證的例子,密碼驗證就是一個判斷,只要程式碼有關係到一些邏輯判斷與運算判斷。基本上在開發都需要寫單元測試去保護我們的Product Code。就算你不是以TDD流程去做開發,直接從Product Code開發,一樣要補測試程式碼,這樣才是叫完善的開發考慮。通常會有幾個注意要點

  1. 如何寫測試

最基礎就是如何使用測試框架,Net大多使用Nunit,Java為JUnit。該如何使用此測試框架去寫測試為TDD最基本要求,如何寫這部分可以參考NunitJUnit的教學參考。關鍵概念有

  • 如何產生測試專案
  • 如何撰寫測試程式碼
  • 有哪些常用測試工具套件輔助
  • 如何偵測測試覆蓋率
  1. 測試程式碼是否容易閱讀,越貼近自然語言越好

例如我們有一個測試情境為一個購物車購物後結算金額需正確,我們先來看一段測試程式如下,這段程式碼基本上只有工程師看得懂,離簡易的自然語言還有一段距離

[TestMethod]
public void test_total_should_be_the_sum_of_all_subtotals_plus_shpping_fee()
{
    #region Given
    //the cart has 5 Erasers
    ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
    cart.AddShoppingItem(new BaseShoppingModel()
    {
        Name = "Erasers",
        UnitPrice = 10,
        Qty = 5,
        MaxPurchaseQty = 10,
    });

    #endregion

    #region When
    //the customer adds 10 pencils to the cart
    cart.AddShoppingItem(new BaseShoppingModel() 
    { 
        Name="Pencil",
        UnitPrice = 20,
        Qty = 10,
        MaxPurchaseQty = 10,
    });
    #endregion

    #region Then            
    int shoppingFee = cart.GetTotalShoppingFee();
    Assert.AreEqual(shoppingFee, 310);
    #endregion

}

我們看一下另一段測試程式碼如下,這段程式碼驗證情境與上述一樣,當相對起來他就非常淺顯易懂,很明確看出Given就是在做構物情境,When為將物品放置購物車,Then則是做結算判斷。

所以不只構物Method命名須看出測試Case外,整個測試內容流程盡量能接近自然語言一目了然最好

[SetUp]
public void Setup()
{
    Cart = new Cart();
    Erasier = new CardItem(name: "Erasiers", unitPrice: 10, maxPurchaseQty: 10);
    Pencial = new CardItem(name: "Pencial", unitPrice: 20, maxPurchaseQty: 10);
    BluePen = new CardItem(name: "BluePen", unitPrice: 30, maxPurchaseQty: 10);
    Ruler = new CardItem(name: "Ruler", unitPrice: 30, maxPurchaseQty: 10);
    Notebook = new CardItem(name: "Notebook", unitPrice: 50, maxPurchaseQty: 5);
    PencilSharpener = new CardItem(name: "PencilSharpener", unitPrice: 50, maxPurchaseQty: 5);
}

[Test]
public void Test_total_should_be_the_sum_of_all_subtotals_plus_shipping_fee()
{
    // Given 
    Erasier.Order(5);
    Pencial.Order(5);

    // When
    Add_To_Cart(Erasier, Pencial);

    // Then
    Cart.TotalPrice.Should().Be(150);
}
  1. 根據情境善用測試假物件

在我們寫單元測試過程中,測試的Method如果有參考到一些其他物件,他並不一定會與要測試的邏輯區段有關係,又或是需要模擬實際資料基礎建設層撈取資料的動作,但又不直接與DB連線,此時我們就會需要製作假物件注入到我們要測試的物件。

這些假物件類別分為Dummy 、Stub、Spy、Mock、Fake,如要了解可參考Teddy文章(點我)。

II. 關於重構

在TDD過程,我們由紅轉綠燈後,接著就會進入重構階段。重構目的在於

  1. 提高可讀性: 讓程式碼更容易被人理解。
  2. 消除重複: 移除重複的代碼,使得未來的修改更容易。
  3. 提高可維護性: 使程式更容易修改和擴展。
  4. 改善設計: 使程式結構更合理,更符合設計原則。

而重構發生情境通常會在除錯、壞味道產生與測試時會去做這件事情,而TDD就是要寫測試,所以基本上一定會遇到重構這個環節。在TDD我們會常用的重構技巧有

  1. 提取方法(Extract Method): 如果一個方法太長或太複雜,你可以將部分代碼提取到新的方法中,使主方法更容易理解。
  2. 合併重複的代碼(Remove Duplicated Code): 找到並消除重複的代碼,通常可以提取到共用的方法或類中。
  3. 重新命名(Rename): 通過更改變量、方法或類的名稱使之更具描述性,以提高代碼的可讀性。
  4. 移動特性(Move Feature): 重新安排方法或屬性的位置,使其與相關的功能更接近,例如將方法從一個類移動到另一個更相關的類中。

利如我們Run TDD小節就有使用Extract Method將if區段的程式碼提起出一個Invaild的方法。基本上重構也是一門很深的學問,有興趣可以去看這重構小藍書(連結點我)。但重構的上手很吃實際使用經驗與情境演練,純看理論會很難消化。另外針對TDD重構有一個重構九式思考脈絡,可參考此篇(點我)。此九式會帶出整個重構重要的環節脈絡,包含如何做好隔離相依這件事情。

III. 重構急速開發

TDD要進入心流狀態,我們需要配合熱鍵的使用。心流的意思是進入全專注思考開發,過程全程透過鍵盤來產生程式碼,熱鍵達成要求包括

  1. 如何快速找到要修改的程式碼區段 (導航搜索)
  2. 如何快速生成物件檔案到指定路徑
  3. 如何快速重構 (程式碼重構)

這些都需要配合工具與熱鍵設置的搭配,例如JetBrains的Resharper,或是Rider與IntelJ IDE,都有許多導航搜索與重構的快速設置,能提高開發人員的生產力,讓開發人員在開發過程中不會因為需思考要點選畫面哪個工具區塊而產生思考斷點。這也會是TDD開發要點環節之一(但優先權不會是最前面)。Part2 則會為這一塊做一個詳細的設置解說與情境演練。

c. 關於工具

這個章節稍微做個工具整理

  • C#
    Nunit : 測試框架
    NSubstitute : 替身物件工具
    FluentAssertions : 編寫更具可讀性和更富表達力的單元測試斷言
    Specflow : Gherkin 編寫與測試程式碼產生工具
    Resharper : 開發助手工具,提供開發人員更快速的編輯功能
  • Java
    JUnit : 測試框架
    Mockito : 替身物件工具
    AssertJ : 編寫更具可讀性和更富表達力的單元測試斷言
    Cucumber : Gherkin 編寫與測試程式碼產生工具
    IntelJ : Java開發IDE,本身也提供開發人員更快速的編輯功能

5. 天人合一

a. 技能樹

基本上TDD為一個開發流程,而過程中的思維與技術包含面很廣,對於一開始軟體新手很難入心。

硬技術層面包含

  • 如何撰寫測試及如何撰寫好的測試
  • 好的軟功基礎,OO與SOLID基本,需有Clean Code基礎且有一定的Pattern應用經驗,更進階到架構層面的設計
  • 重構,這會建置在好的軟功基礎,且對DI概念與介面隔離相依都要有一定的概念
  • 熱鍵Gen Code & Refactor使用,效益度這會建置在前三點基礎上,此點才可發揮出最大效果

軟技術層面須對V-Model有一定的認知,此為軟體開發流程模型,強調過程中的測試活動。此章節沒提,因為包含範圍也很大。之中包含需求分析、系統設計、架構設計和單元設計。這些階段是按順序進行的,每個階段的輸出成為下一個階段的輸入。然後對應到單元測試、集成測試、系統測試和驗收測試。每個環節都有其一定的專業度,需有一定的了解,才會讓整個討論設計過程進入狀況。

TDD雖然是一個流程形式的開發,有點像是一套實際可以打出有傷害力的技能,但這技能的強度可以打出多高的傷害,跟角色本身素質及被動技(軟硬實力)能有一定的相依性,再搭配裝備()(工具使用)的加成打出更高的傷害。所以他牽扯的環節會蠻多,使用模仿不難,要融會貫通整個開悟理解需要有一定的基礎。

b. TDD、BDD與DDD

除了TDD,還有其他開發技巧叫BDD與DDD,BDD我們章節有提到,大致可以感受到Acceptance testing與**Gherkin的感受度差異。基本上不太可能用純TDD開發,因為TDD只是開發中實作的一個環節,他比較偏向底層開發思維,會較靠近開發者。所以我們需要理解較高層的使用情境,這樣才可以讓底層較貼近於實際的使用者情境。此時我們就可以以BDD行為驅動開發的探討去輔助。但如果更複雜的情境且有複雜的Context互動,此時通常會以服務架構角度去開發系統,Domain物件要設計得好,才能在複雜的Context互動有一定的解偶,在這狀況我們就會以DDD角度去開發,配合領域專家讓Domain Model能定義更明確。**大致理解之間的脈絡相依性後,會有種融會貫通的感覺,針對情境去做切換設計使用會更得心應手。

順便一提DDD與整潔架構有很高的相依性,要設計得好對於圓形的整潔架構要有一定的認知。