从零开始搞基建（4）——单元测试

　　单元测试有助于避免尴尬、耗时的错误，将测试作为安全网只是一部分，更大部分是将测试表达为代码的思考过程。

　　接下来的内容提炼自《单元测试的艺术（第2版）》和《有效的单元测试》两本书。

一、质疑和回答

       在组内推广时，进度并不理想，遇到的阻碍大致可归纳为以下这几种情况：

• 首先就是团队成员会质疑单元测试的价值，需要给出证明单元测试确实有效可行的方法和证据。

• 其次是团队成员缺乏主动测试的意识，目前有大量的测试代码，不知道从哪里开始测试，并且花费额外的精力来维护单元测试的代码。

• 还有就是编写单元测试大概会花费日常开发的 10% 以上的时间，而项目时间总是比较紧，无法留出充裕的测试时间。

       针对第一个问题，可用一个实验回答。让两个在技术和经验上近似的团队，分别负责两个规模近似的项目，其中一个进行单元测试，另一个不进行单元测试的时间差。

       下表是两个团队的进度和输出度量：

 

阶段	不进行单元测试的团队	进行单元测试的团队
实施	7天	14天
集成	7天	2天
测试和修复缺陷	测试：3天 修复：3天 测试：3天 修复：2天 测试：1天 总计：12天	测试：3天 修复：1天 测试：1天 修复：1天 测试：1天 总计：7天
整体交付时间	26天	23天
客户发现的缺陷数	71	11

       针对第二个问题，可引用一份研究报告，20世纪70和90年代进行的研究表明：通常，20%的代码包含了90%的缺陷。如果能找到这20%的代码，那么就能大大提升测试效率。

       但困难的就是如何找到包含最多问题的代码。其实任何团队都能告诉你哪个组件问题最多，那你就可以从这个组件开始测试。

       针对第三个问题，目前的办法是多写多测，让单元测试成为开发的一部分，不要苛求测试覆盖率，先就测试影响业务流程的核心代码。

二、测试替身

       测试替身的作用是隔离被测代码，加速执行测试，使执行变得确定，模拟特殊情况，暴露隐藏信息。

       其中隔离被测代码，使测试有针对性和容易理解，而利用测试替身实现的隔离，还有个副作用，那就是测试替身的速度要比本尊快很多。

       测试替身的类型：

• Stub（测试桩）：一个对象的所有方法只有一行，且各自返回一个适当的默认值。使用场景：只关心协作对象输送的响应。

• Fake（伪造对象）：可以返回硬编码值，而每个测试可能需要有差异地实例化来返回不同值，模拟不同场景。使用场景：所依赖的服务或组件无法供测试使用，打桩产生了难以维护的糟糕代码。

• Spy（测试间谍）：用于记录过去发生的情况，这样测试在事后就知道所发生的一切。使用场景：将其作为参数传递被测函数中。

• Mock（模拟对象）：是特殊的Spy，在一个特定情景下可配置行为的对象。使用场景：关心某些交互，即两个对象之间的方法调用。

三、设计指南

• 避免测试中包含逻辑，不应该有switch、if-else等判断语句，for、while等循环语句。以免测试难以阅读和理解，难以复现，难以命名。

• 只测试一个关注点，一个工作单元只有一个最终结果，例如一个返回值、系统状态的一个改变或对第三方对象的一个调用。

• 专注检查行为而非实现，避免过度指定，只需检查最终行为的正确性即可，既不要使用多个模拟对象，也不要对一个被测对象的纯内部状态进行断言。

• 避免复杂的私有方法，不要直接测试 private 方法。

• 避免在构造函数中包含需要测试的代码逻辑。

• 避免单例，单例模式会妨碍创建不同的变体。

• 使用 new 时要当心，实例化的对象，应该仅限于不会替换为测试替身的对象。

四、测试坏味道

1）可读性

       程序员用测试的方式来表达和验证代码的假设和预期行为。

       阅读测试代码之后，就该理解代码应当做什么。程序员运行那些测试时，就该了解代码实际上在做什么。

1. 问题：基本断言缺乏意义，因为断言的基本原理和意图隐藏在看上去无意义的单词和数字背后，造成难以理解。
2. 改进：去掉魔法数字，改用断言方法，使用编程语言内置的 API 语法。

1. 问题：过度断言很脆弱，并且掩盖了整体广度和深度之下的意图。
2. 改进：识别无关细节并移除。

1. 问题：人格分裂是指一个测试检查了多件事。
2. 改进：去掉重复，将粗粒度的场景分离。

1. 问题：过分保护是指在测试开头增加守卫语句和空值检查保护自己。
2. 改进：去除冗余断言，检查要使真正的断言通过所需的中间条件。

2）可维护性

       代码从不慢慢退化，而是直接奔溃。

       测试也是如此，同样脆弱，程序员编写自动化的单元测试来尽可能地管理这种脆弱性。

       大家都知道维护噩梦是什么，你绝对不希望你的测试代码沦落其中。

1. 问题：重复最明显的是某一个数字或字符串在代码中反复出现。
2. 改进：将可变数据提炼到局部变量中。

1. 问题：残缺的文件路径会使代码无法转移，只能在某个人的计算机中。
2. 改进：避免绝对路径，选择相对路径，用流来替换文件。

1. 问题：像素完美出现的场景包括期望和实际产生的图像完美匹配。
2. 改进：用适当的抽象层次来表达测试，将背后的细节隐藏到自定义断言中，进行模糊匹配。

3）可信度

       软件开发其实就是在修改、演进和维护代码，如果不能信任测试，那么在即使看似最无辜的改动之后，仍然不能确信代码是否能够工作。

       接下来会围绕测试不可靠的问题来检阅测试坏味道。

1. 问题：永不失败的测试不具有价值，给你虚假的安全感。
2. 改进：养成运行测试的习惯，例如临时修改被测代码来故意触发一次失败。

1. 问题：轻率承诺是指测试实际上没有测试任何东西，或名不符实。
2. 改进：确保断言了一些事情，确切找出要检查的行为，也更容易命名。

1. 问题：降低期望就是降低了确定性与精确性的标准。
2. 改进：提高门槛，使测试的期望更具体。

1. 问题：有条件的测试是在一个测试方法内隐藏了秘密条件，使测试逻辑名不符实。
2. 改进：确保测试在每个条件分支时都有机会失败。