测试驱动开发实践 - Test-Driven Development
一．前言
不知道大家有没听过“测试先行的开发”这一说法，作为一种开发实践，在过去进行开发时，一般是先开发用户界面或者是类，然后再在此基础上编写测试。
但在TDD中，首先是进行测试用例的编写，然后再进行类或者用户界面的开发。由于要先开发测试用例，那么开发人员就必须清楚测试的目的，所测功能模块的业务逻辑以及需要测试的场景。
这样TDD确保了项目的代码与所需的业务是匹配的，并且在日后的开发工作中也能确保之前所做的功能的可测试性。
很多同学问TDD是使用那种编程语言，或者是某种技术，这里需要明确的是，TDD并不是某种技术，而是一种项目实践。
导语：
传统开发模式与TDD开发模式的区别在哪里？TDD开发的困难之处和优点是什么？TDD具体开发过程中又需要用到哪些技术知识点？且看本文作者通过实例来为你阐述TDD的开发流程，让你对TDD有一个大致的了解。
二．传统开发模式与TDD开发模式
1. 传统开发模式流程:
项目代码开发 -> 编写测试用例 –> 运行测试用例 -> 修复代码BUG
2. TDD开发模式流程
编写测试用例 -> 运行测试用例 –> 编写项目代码 -> 运行测试用例 -> 重构代码
三．TDD入门难题
说到写测试用例，一般的同学都觉得没啥问题，就根据已有的代码，顺着葫芦摸瓜的就把该测试的方法都照着“套”一遍，测试有哪些结果也得顺着项目的代码来。
至于这测试代码能不能测出项目的问题，那是另外的问题，关键是测试代码要Pass，那我的工作才能算完。
但是要在还没项目代码之前写测试用例，那就是等于我要凭空想象那些个抽象又晦涩难懂的功能点，还得要在心中勾勒出它们的轮廓以及细节，这不等于让我自己画个饼来充饥么？问题是我连这饼应该是啥样子都还没个谱，这是何等的悲凉啊，要是“蓝胖子”在我身边就好了~
四．TDD的优点
1. 保证代码质量，鼓励开发人员仅编写满足需求的代码。
“李雷”同学号称马虎王，经常各种物品丢失，比如女友（对象）丢失；借用物品（引用）丢失；使用“IO自来水”之后不关阀门；去仓库（Database）取货，因为忘记某些物品，不得不频繁往返等等。
“韩梅梅”同学功力深厚，精心打造出了一段瑞士军刀般的代码，耗时5天（其实此功能客户无扩展需求仅要求1天时间完成）。
而在TDD实践中，我们需要注重代码质量，并编写刚好适量的代码。
2. 保证代码与业务需求的一致性
一般来讲程序员都愿意把功能完美的体现在代码上，可有时候天不随人意，心里免不得担忧，我这代码能满足业务需求么？但在TDD中，首先是进行测试用例的编写，然后再进行类或者用户界面的开发。由于要先开发测试用例，那么开发人员就必须清楚测试的目的，这样TDD确保了项目的代码与所需的业务是匹配的。
3. 创建简明有针对性的接口
一日，“李雷”接到“韩梅梅”发来的为某个功能准备的闯关宝典和核心步骤（类库与接口）。可读了3000遍还是没有能理解，一方面是“韩梅梅”采用了古代文言文与现代拉丁语的混搭来书写核心步骤，另一方面“韩梅梅”的“韩”式1到1000000的命名规则让“李雷”在读了30秒核心步骤后，已经不知道第几条是第几条，。
在TDD实践中，我们要注重创建有意义的、简明的接口，因为这一点在与他人合作中尤其重要。
4. 与用户沟通，明确需求
在开发代码的过程中，我们总会有遇到不太明确的需求点，这个时候和需求人员沟通那是必不可少的，了解了功能的输入和输出才能保证完美的完成任务。在沟通的过程中也加深了与客户的信任和默契度，不知不觉中还能提高EQ，一举两得。
5. 回归测试，确保新的更改不影响现有功能
在“韩梅梅”同学开发某个功能3个月后，“李雷”接到上级指示，客户要扩展该功能，但是原有功能保持不变。在苦心操劳了之后，“李雷”同学光荣的完成了任务，正准备接受大家赞誉时，“韩梅梅”跳出来向大家诉苦，那就是“李雷”为了做扩展功能把她之前做的功能给弄坏了，当时“李雷”那个心啊，拔凉拔凉的！
TDD的开发中加入了回归测试，这样就确保了之前的功能的正确与完整性，减少不必要的问题。
6. 提升系统的开放性和扩展性
一直以来我们做事都要讲先后顺序，软件开发也有着类似的工序。“李雷”和“韩梅梅”被一起“充军”到某紧急功能模块上，并且“李雷”要等“韩梅梅”完成她的功能模块才能开始自己的模块。为了解决这个问题，项目组决定使用某些技术来解除他们的依赖关系，比如使用到IOC以及一些设计模式，让他们能够同时开发，之后再将两人的功能模块组装到一起。
五．TDD开发中需要使用到的技术知识点：单元测试、依赖注入框架和模拟对象
1. TDD的工作流
TDD的工作流经常被描述为“红灯 -> 绿灯 -> 重构”：首先以一个未能通过的测试开始，随后编写足以通过该测试的代码，然后再重构代码。当然我们都不愿意看到不能通过的测试CASE，当你再继续编写项目代码，让原本不能通过的测试CASE通过的时候，你会感觉心里有一丝丝的惬意，然后再将代码优化重构，瞬间又有了些成就感。抿一口水，工作就这么快乐的完成了。
2. 伪对象、依赖注入框（DI/IOC）与模拟框架
就最简单的实践来说，比较常见的三层架构，UI层去调用业务逻辑层，业务逻辑层去调用数据持久层。
“韩梅梅”做业务层的代码，“李雷”做数据层的代码，于是乎“韩梅梅”变成了“黄世仁”，“李雷”就成了“杨白劳”，其中辛酸只有“李雷”知道！为了改变命运，“李雷”决定做个“假”的数据层对象（模拟对象）给“韩梅梅”用着，省的她每天都在那催命。
伪对象是对代替外部资源的简单模拟，它通常会在调用一个方法时为该方法返回预定义响应，但通常不会根据输入参数而改变响应。
于是乎“李雷”欢乐的开始了他的计划，把“韩梅梅”所需要的功能点都用接口来实现（interface），然后把这接口的方法在单独的一个模拟类里面都只写了个简单的壳，里面的各种返回值都写成“韩梅梅”想要的数据样例，最后语重心长的对“韩梅梅”说：“东西拿走喜儿给我留下…”，“韩梅梅”当然是欢快的蹦到了自己的座位上。
“韩梅梅”拿到李雷给的伪对象后，径直就用了起来，在所有需要伪对象的类里面都直接用了万能的“New”关键字来实例化这个伪对象，这招兼顾了简单与实惠，广大程序员爱好者都爱这么干。
但是 “韩梅梅”后来慢慢意识到不太对，我有许多地方都用用到NEW字，那不是以后“李雷”完成了他所谓的真的对象以后，我还必须得改我的代码，把我之前放进去的伪对象给替换为真正的对象？我这不是自己给自己找茬么。
“韩梅梅”赶紧找到带着黑框身背双肩包的师兄，细说了当前的苦衷。黑框师兄那舍得是师妹这么忧愁，赶紧拿出杀手锏“控制反转”中的一招“依赖注入”，让使用类中仅保留被调用对象的接口，然后动态的注入实例给这接口，这样子只要实现了这个接口的类都可以被任意替换使用，并且这个注入的动作一般是由某个框架来实现的，比如Autofac,、Unity或者Ninject等等。
这下子“韩梅梅”心里踏实了，管你“李雷，张雷，王雷”写什么伪对象或者真的对象，只要你的对象实现了指定的接口，我都能使用，而且我还不用自己去手动创建这个对象，省心又省时。
模拟框架是一系列用于快速创建伪对象的API，它能减少重复的代码，提高编码效率，比较常用的为Rhino, NSubstitute, Moq等。
“李雷”和“韩梅梅”就这么和谐的合作，但是随着任务的增多，发现问题来咯：
1) “李雷”要手工做很多的伪对象给“韩梅梅”，任务繁重。
2) 每个对象的内部需求是不一样的，“李雷”发现要用一种通用的格式来创建这些伪对象几乎是不可能的。
3) 很多伪对象又依赖于其他的伪对象，这样子简直就是要让崩溃。
4) 很多为对象内部有状态需要保存，手动来写代码很难去维护这些状态标示。
“李雷”好不容易通过创建伪对象来摆脱“韩梅梅”的每日请安，这又掉进了创建无数伪对象的漩涡之中。于是“李雷”横渡远洋，爬山涉水，期望能找到一盏明灯解决这些问题，终于功夫不负有心人，“李雷”找到了神兵利器去解决这个问题，那就是模拟框架。
模拟框架帮助“李雷”快速的创建了各种“韩梅梅”需要的模拟对象，以及各种所需的API，弹指一挥间，李雷用这神兵利器已经杀敌无数，嘴角不由得上扬了一番！
3. 重构代码
但是问题总归还是有得，她发现自己有些功能虽然测试通过，但是代码写的不好，经常被黑眼圈师兄批评，说她的代码质量不高。
所以她必须尽可能在刚测试通过之后就尽可能的优化代码，一来是少挨骂；二来也是提高自己编码水平的一个机会，查漏补缺；三是贵人多忘事，何况是“我这等如花似玉的姑娘！”，如果不及早优化，恐怕以后很难有时间再来弄了。
因为已经有了测试代码，所以重构代码那也是很有保障的事情，如果我改错东西了，那么我写的测试用例肯定不能通过，这样子也能让我信心满满的去把这些个有臭味的代码大卸八块了。
六．工序流程
下面我们来看看“韩梅梅”和“李雷”他们的工作步骤：
1. 首先，韩梅梅和李雷分析了他们各自的业务，然后韩梅梅写出了她需要测试用例，里面尝试使用“李雷”将要提供的方法，并通过此方法获取数据。当然这些代码第一次是测试不通过的，因为里面需要的实现类还没有写。这里我们使用到Moq这样一个模拟框架。
测试用例的运行结果，大家也是知道的，两个字“悲催”！
2. 然后, “李雷”那边开始了数据持久层接口的编写(IProductRepository)，“韩梅梅”拿到李雷提供的接口后，完成了业务逻辑层(ProductService)的代码编写，完毕之后大吐一口气：“小伙子终于给力了一次！”。
A． “李雷”的代码如下，实际上“李雷”只是提供了接口（interface）给“韩梅梅”，他还并没有开始编写具体的实现类，但是韩梅梅已经可以通过该接口来工作了。
B． “韩梅梅”的服务类代码如下，她获取到“李雷”提供的数据持久层的接口后就开始欢快的编写代码，一切是那么的行云流水啊：
3. 接下来“韩梅梅”添加了各种需要的引用，再次运行起了测试用例，这次顺利的PASS了，心里那个激动，没的说！
4. 工作快要接近尾声，不过眼镜师兄提醒过“广大程序猿应该有高度的思想觉悟，不遗余力的提高代码质量”，为了达成这一目标，“韩梅梅”又开始了上跳下窜的“大家来找茬”。
她发现里面有段代码写的不好，循环太多，也不够整洁，她想优化下代码，又怕把写好逻辑弄坏了，不过现在有了测试用例，她不会再怕有这个问题，改错代码，测试用例自然也就无法通过。
再运行下测试用例，依然通过，此次代码优化完毕，如果还有新的问题可以在依葫芦画瓢的继续优化。
5. 与此同时，“李雷”那边的数据持久层代码也差不多写好了，大家总得需要把代码合起来作“集成测试”，这个时候就要用到IOC框架来把“李雷”编写的数据层实例注入到业务逻辑层，注入实例使用的是Autofac这个IOC框架，我们这里使用构造函数注入，关于注入框架的更多信息，请读者G….gle。
至此，“韩梅梅”与“李雷”各自的工作都完成了，大家也不在互相说啥，各自都优化了各自的功能代码，快乐的工作继续进行着，我们的TDD讲解也到此结束！
参考文献：
- Test Driven Development: By Example – Kent beck
- Refactoring: Improving the Design of Existing Code – Kent beck
- The Art of Unit Testing: With examples in .NET – Roy Osherove
- Professional test driven development with C# - James Bender, Jeff McWherter
本人最近开始学习TDD，藉此提升自己的能力。在学习过程会有一些心得体会，于是便会写一些博客来记录这些想法，有兴趣的朋友可以和我一起交流学习。
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