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單元測(cè)試、靜態(tài)測(cè)試、代碼分析掃描
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- 單元測(cè)試 服務(wù)熱線：400-669-0203 020-29178595 QQ2557064750 2649046091 http://www.simou.net.cn/ http://www.innor.org/ 單元測(cè)試(unit testing)，是指對(duì)軟件中的最小可測(cè)試單元進(jìn)行檢查和驗(yàn)證。對(duì)于單元測(cè)試中單元的含義，一般來說，要根據(jù)實(shí)際情況去判定其具體含義，如C語言中單元指一個(gè)函數(shù)，Java里單元指一個(gè)類，圖形化的軟件中可以指一個(gè)窗口或一個(gè)菜單等。總的來說，單元就是人為規(guī)定的最小的被測(cè)功能模塊。單元測(cè)試是在軟件開發(fā)過程中要進(jìn)行的最低級(jí)別的測(cè)試活動(dòng)，軟件的獨(dú)立單元將在與程序的其他部分相隔離的情況下進(jìn)行測(cè)試。 在一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化編程語言中，比如C，要進(jìn)行測(cè)試的單元一般是函數(shù)或子過程。在像C++這樣的面向?qū)ο蟮恼Z言中， 要進(jìn)行測(cè)試的基本單元是類。對(duì)Ada語言來說，開發(fā)人員可以選擇是在獨(dú)立的過程和函數(shù)，還是在Ada包的級(jí)別上進(jìn)行單元測(cè)試。單元測(cè)試的原則同樣被擴(kuò)展到第四代語言(4GL)的開發(fā)中，在這里基本單元被典型地劃分為一個(gè)菜單或顯示界面。 經(jīng)常與單元測(cè)試聯(lián)系起來的另外一些開發(fā)活動(dòng)包括代碼走讀(Code review)，靜態(tài)分析(Static analysis)和動(dòng)態(tài)分析(Dynamic analysis)。靜態(tài)分析就是對(duì)軟件的源代碼進(jìn)行研讀，查找錯(cuò)誤或收集一些度量數(shù)據(jù)，并不需要對(duì)代碼進(jìn)行編譯和執(zhí)行。動(dòng)態(tài)分析就是通過觀察軟件運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作，來提供執(zhí)行跟蹤，時(shí)間分析，以及測(cè)試覆蓋度方面的信息。 基本介紹 單元測(cè)試（模塊測(cè)試）是開發(fā)者編寫的一小段代碼，用于檢驗(yàn)被測(cè)代碼的一個(gè)很小的、很明確的功能是否正確。通常而言，一個(gè)單元測(cè)試是用于判斷某個(gè)特定條件（或者場(chǎng)景）下某個(gè)特定函數(shù)的行為。 折疊編輯本段測(cè)試介紹 在一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化編程語言中，比如C，要進(jìn)行測(cè)試的單元一般是函數(shù)或子過程。在象C++這樣的面向?qū)ο蟮恼Z言中， 要進(jìn)行測(cè)試的基本單元是類。對(duì)Ada語言來說，開發(fā)人員可以選擇是在獨(dú)立的過程和函數(shù)，還是在Ada包的級(jí)別上進(jìn)行單元測(cè)試。單元測(cè)試的原則同樣被擴(kuò)展到第四代語言（4GL)的開發(fā)中，在這里基本單元被典型地劃分為一個(gè)菜單或顯示界面。 經(jīng)常與單元測(cè)試聯(lián)系起來的另外一些開發(fā)活動(dòng)包括代碼走讀（Code review)，靜態(tài)分析（Static analysis)和動(dòng)態(tài)分析（Dynamic analysis)。靜態(tài)分析就是對(duì)軟件的源代碼進(jìn)行研讀，查找錯(cuò)誤或收集一些度量數(shù)據(jù)，并不需要對(duì)代碼進(jìn)行編譯和執(zhí)行。動(dòng)態(tài)分析就是通過觀察軟件運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作，來提供執(zhí)行跟蹤，時(shí)間分析，以及測(cè)試覆蓋度方面的信息。 折疊單元測(cè)試 單元測(cè)試（模塊測(cè)試）是開發(fā)者編寫的一小段代碼，用于檢驗(yàn)被測(cè)代碼的一個(gè)很小的、很明確的功能是否正確。通常而言，一個(gè)單元測(cè)試是用于判斷某個(gè)特定條件（或者場(chǎng)景）下某個(gè)特定函數(shù)的行為。例如，你可能把一個(gè)很大的值放入一個(gè)有序list 中去，然后確認(rèn)該值出現(xiàn)在list 的尾部。或者，你可能會(huì)從字符串中刪除匹配某種模式的字符，然后確認(rèn)字符串確實(shí)不再包含這些字符了。 單元測(cè)試是由程序員自己來完成，最終受益的也是程序員自己。可以這么說，程序員有責(zé)任編寫功能代碼，同時(shí)也就有責(zé)任為自己的代碼編寫單元測(cè)試。執(zhí)行單元測(cè)試，就是為了證明這段代碼的行為和我們期望的一致。 工廠在組裝一臺(tái)電視機(jī)之前，會(huì)對(duì)每個(gè)元件都進(jìn)行測(cè)試，這，就是單元測(cè)試。 其實(shí)我們每天都在做單元測(cè)試。你寫了一個(gè)函數(shù)，除了極簡單的外，總是要執(zhí)行一下，看看功能是否正常，有時(shí)還要想辦法輸出些數(shù)據(jù)，如彈出信息窗口什么的，這，也是單元測(cè)試，把這種單元測(cè)試稱為臨時(shí)單元測(cè)試。只進(jìn)行了臨時(shí)單元測(cè)試的軟件，針對(duì)代碼的測(cè)試很不完整，代碼覆蓋率要超過70%都很困難，未覆蓋的代碼可能遺留大量的細(xì)小的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤還會(huì)互相影響，當(dāng)BUG暴露出來的時(shí)候難于調(diào)試，大幅度提高后期測(cè)試和維護(hù)成本，也降低了開發(fā)商的競(jìng)爭(zhēng)力。可以說，進(jìn)行充分的單元測(cè)試，是提高軟件質(zhì)量，降低開發(fā)成本的必由之路。 對(duì)于程序員來說，如果養(yǎng)成了對(duì)自己寫的代碼進(jìn)行單元測(cè)試的習(xí)慣，不但可以寫出高質(zhì)量的代碼，而且還能提高編程水平。 要進(jìn)行充分的單元測(cè)試，應(yīng)專門編寫測(cè)試代碼，并與產(chǎn)品代碼隔離。我認(rèn)為，比較簡單的辦法是為產(chǎn)品工程建立對(duì)應(yīng)的測(cè)試工程，為每個(gè)類建立對(duì)應(yīng)的測(cè)試類，為每個(gè)函數(shù)（很簡單的除外）建立測(cè)試函數(shù)。首先就幾個(gè)概念談?wù)勎业目捶ā? 一般認(rèn)為，在結(jié)構(gòu)化程序時(shí)代，單元測(cè)試所說的單元是指函數(shù)，在當(dāng)今的面向?qū)ο髸r(shí)代，單元測(cè)試所說的單元是指類。以我的實(shí)踐來看，以類作為測(cè)試單位，復(fù)雜度高，可操作性較差，因此仍然主張以函數(shù)作為單元測(cè)試的測(cè)試單位，但可以用一個(gè)測(cè)試類來組織某個(gè)類的所有測(cè)試函數(shù)。單元測(cè)試不應(yīng)過分強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο螅驗(yàn)榫植看a依然是結(jié)構(gòu)化的。單元測(cè)試的工作量較大，簡單實(shí)用高效才是硬道理。 有一種看法是，只測(cè)試類的接口（公有函數(shù)），不測(cè)試其他函數(shù)，從面向?qū)ο蠼嵌葋砜矗_實(shí)有其道理，但是，測(cè)試的目的是找錯(cuò)并最終排錯(cuò)，因此，只要是包含錯(cuò)誤的可能性較大的函數(shù)都要測(cè)試，跟函數(shù)是否私有沒有關(guān)系。對(duì)于C++來說，可以用一種簡單的方法區(qū)隔需測(cè)試的函數(shù)：簡單的函數(shù)如數(shù)據(jù)讀寫函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在頭文件中編寫（inline函數(shù)），所有在源文件編寫實(shí)現(xiàn)的函數(shù)都要進(jìn)行測(cè)試（構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)除外）。 折疊為什么要使用單元測(cè)試 我們編寫代碼時(shí)，一定會(huì)反復(fù)調(diào)試保證它能夠編譯通過。如果是編譯沒有通過的代碼，沒有任何人會(huì)愿意交付給自己的老板。但代碼通過編譯，只是說明了它的語法正確；我們卻無法保證它的語義也一定正確，沒有任何人可以輕易承諾這段代碼的行為一定是正確的。 幸運(yùn)的是，單元測(cè)試會(huì)為我們的承諾做保證。編寫單元測(cè)試就是用來驗(yàn)證這段代碼的行為是否與我們期望的一致。有了單元測(cè)試，我們可以自信的交付自己的代碼，而沒有任何的后顧之憂。 什么時(shí)候測(cè)試？單元測(cè)試越早越好，早到什么程度？XP開發(fā)理論講究TDD，即測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)，先編寫測(cè)試代碼，再進(jìn)行開發(fā)。在實(shí)際的工作中，可以不必過分強(qiáng)調(diào)先什么后什么，重要的是高效和感覺舒適。從老納的經(jīng)驗(yàn)來看，先編寫產(chǎn)品函數(shù)的框架，然后編寫測(cè)試函數(shù)，針對(duì)產(chǎn)品函數(shù)的功能編寫測(cè)試用例，然后編寫產(chǎn)品函數(shù)的代碼，每寫一個(gè)功能點(diǎn)都運(yùn)行測(cè)試，隨時(shí)補(bǔ)充測(cè)試用例。所謂先編寫產(chǎn)品函數(shù)的框架，是指先編寫函數(shù)空的實(shí)現(xiàn)，有返回值的隨便返回一個(gè)值，編譯通過后再編寫測(cè)試代碼，這時(shí)，函數(shù)名、參數(shù)表、返回類型都應(yīng)該確定下來了，所編寫的測(cè)試代碼以后需修改的可能性比較小。 由誰測(cè)試？單元測(cè)試與其他測(cè)試不同，單元測(cè)試可看作是編碼工作的一部分，應(yīng)該由程序員完成，也就是說，經(jīng)過了單元測(cè)試的代碼才是已完成的代碼，提交產(chǎn)品代碼時(shí)也要同時(shí)提交測(cè)試代碼。測(cè)試部門可以作一定程度的審核。 關(guān)于樁代碼，老納認(rèn)為，單元測(cè)試應(yīng)避免編寫樁代碼。樁代碼就是用來代替某些代碼的代碼，例如，產(chǎn)品函數(shù)或測(cè)試函數(shù)調(diào)用了一個(gè)未編寫的函數(shù)，可以編寫樁函數(shù)來代替該被調(diào)用的函數(shù)，樁代碼也用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試隔離。采用由底向上的方式進(jìn)行開發(fā)，底層的代碼先開發(fā)并先測(cè)試，可以避免編寫樁代碼，這樣做的好處有：減少了工作量；測(cè)試上層函數(shù)時(shí)，也是對(duì)下層函數(shù)的間接測(cè)試；當(dāng)下層函數(shù)修改時(shí)，通過回歸測(cè)試可以確認(rèn)修改是否導(dǎo)致上層函數(shù)產(chǎn)生錯(cuò)誤。 在一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化編程語言中，比如C，要進(jìn)行測(cè)試的單元一般是函數(shù)或子過程。在象C++這樣的面向?qū)ο蟮恼Z言中， 要進(jìn)行測(cè)試的基本單元是類。對(duì)Ada語言來說，開發(fā)人員可以選擇是在獨(dú)立的過程和函數(shù)，還是在Ada包的級(jí)別上進(jìn)行單元測(cè)試。單元測(cè)試的原則同樣被擴(kuò)展到第四代語言（4GL)的開發(fā)中，在這里基本單元被典型地劃分為一個(gè)菜單或顯示界面。 折疊一些流行的誤解 在明確了什么是單元測(cè)試以后，我們可以進(jìn)行"反調(diào)論證"了。在下面的章節(jié)里，我們列出了一些反對(duì)單元測(cè)試的普遍的論點(diǎn)。然后用充分的理由來證明這些論點(diǎn)是不足取的。 它浪費(fèi)了太多的時(shí)間 測(cè)試工具 現(xiàn)在開始介紹單元測(cè)試工具，分別按編程語言進(jìn)行分組介紹。 折疊C/C++ CppUnit 首先是CppUnit，這是C++單元測(cè)試工具的鼻祖，免費(fèi)的開源的單元測(cè)試框架。由于已有一眾高人寫了不少關(guān)于CppUnit的很好的文章，老納就不現(xiàn)丑了，想了解CppUnit的朋友，建議讀一下Cpluser 所作的《CppUnit測(cè)試框架入門》，。該文也提供了CppUnit的下載地址。 C++Test 然后介紹C++Test，這是Parasoft公司的產(chǎn)品。[C++Test是一個(gè)功能強(qiáng)大的自動(dòng)化C/C++單元級(jí)測(cè)試工具，可以自動(dòng)測(cè)試任何C/C++函數(shù)、類，自動(dòng)生成測(cè)試用例、測(cè)試驅(qū)動(dòng)函數(shù)或樁函數(shù)，在自動(dòng)化的環(huán)境下極其容易快速的將單元級(jí)的測(cè)試覆蓋率達(dá)到100%]。[]內(nèi)的文字引自，這是華唐公司的網(wǎng)頁。老納想寫些介紹C++Test的文字，但發(fā)現(xiàn)無法超越華唐公司的網(wǎng)頁上的介紹，所以也就省點(diǎn)事了，想了解C++Test的朋友，建議訪問該公司的網(wǎng)站。華唐公司代理C++Test，想要購買或索取報(bào)價(jià)、試用版都可以找他們。 Visual Unit 最后介紹Visual Unit，簡稱VU，這是國產(chǎn)的單元測(cè)試工具，據(jù)說申請(qǐng)了多項(xiàng)專利，擁有一批創(chuàng)新的技術(shù)，不過老納只關(guān)心是不是有用和好用。[自動(dòng)生成測(cè)試代碼 快速建立功能測(cè)試用例 程序行為一目了然 極高的測(cè)試完整性 高效完成白盒覆蓋 快速排錯(cuò) 高效調(diào)試 詳盡的測(cè)試報(bào)告]。[]內(nèi)的文字是VU開發(fā)商的網(wǎng)頁上摘錄的，。前面所述測(cè)試要求：完成功能測(cè)試，完成語句覆蓋、條件覆蓋、分支覆蓋、路徑覆蓋，用VU可以輕松實(shí)現(xiàn)，還有一點(diǎn)值得一提：使用VU還能提高編碼的效率，總體來說，在完成單元測(cè)試的同時(shí)，編碼調(diào)試的時(shí)間還能大幅度縮短。算了，不想再講了，老納顯擺理論、介紹經(jīng)驗(yàn)還是有興趣的，因?yàn)榭梢詽M足老納好為人師的虛榮心，但介紹工具就覺得索然無味了，畢竟工具好不好用，合不合用，要試過才知道，還是自己去開發(fā)商的網(wǎng)站看吧，可以下載演示版，還有演示課件。 gtest gtest測(cè)試框架是在不同平臺(tái)上（Linux，Mac OS X，Windows，Cygwin，Windows CE和Symbian）為編寫C++測(cè)試而生成的。它是基于xUnit架構(gòu)的測(cè)試框架，支持自動(dòng)發(fā)現(xiàn)測(cè)試，豐富的斷言集，用戶定義的斷言，death測(cè)試，致命與非致命的失敗，類型參數(shù)化測(cè)試，各類運(yùn)行測(cè)試的選項(xiàng)和XML的測(cè)試報(bào)告。需要詳細(xì)了解的朋友可以參閱《玩轉(zhuǎn)Google單元測(cè)試框架gtest系列》該篇文章。 折疊Java JUnit JUnit 是 Java 社區(qū)中知名度最高的單元測(cè)試工具。它誕生于 1997 年，由 Erich Gamma 和 Kent Beck 共同開發(fā)完成。其中 Erich Gamma 是經(jīng)典著作《設(shè)計(jì)模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書的作者之一，并在 Eclipse 中有很大的貢獻(xiàn)；Kent Beck 則是一位極限編程（XP）方面的專家和先驅(qū)。JUnit 設(shè)計(jì)的非常小巧，但是功能卻非常強(qiáng)大。JUnit ——是一個(gè)開發(fā)源代碼的Java測(cè)試框架，用于編寫和運(yùn)行可重復(fù)的測(cè)試。他是用于單元測(cè)試框架體系xUnit的一個(gè)實(shí)例（用于java語言）。主要用于白盒測(cè)試，回歸測(cè)試。 JUnit的好處和JUnit單元測(cè)試編寫原則： 好處：可以使測(cè)試代碼與產(chǎn)品代碼分開；針對(duì)某一個(gè)類的測(cè)試代碼通過較少的改動(dòng)便可以應(yīng)用于另一個(gè)類的測(cè)試；易于集成到測(cè)試人員的構(gòu)建過程中，JUnit和Ant的結(jié)合可以實(shí)施增量開發(fā)；JUnit是公開源代碼的，可以進(jìn)行二次開發(fā)；可以方便地對(duì)JUnit進(jìn)行擴(kuò)展； 編寫原則：是簡化測(cè)試的編寫，這種簡化包括測(cè)試框架的學(xué)習(xí)和實(shí)際測(cè)試單元的編寫；是使測(cè)試單元保持持久性；是可以利用既有的測(cè)試來編寫相關(guān)的測(cè)試； 有興趣的朋友可以下下來仔細(xì)研究下。 JUnit-addons 對(duì)JUnit的一些補(bǔ)充，比如設(shè)置、獲取被測(cè)試對(duì)象的私有屬性的值，調(diào)用被測(cè)試對(duì)象的私有方法等。 常用類：junitx.util.PrivateAccessor Spring 測(cè)試框架 可以測(cè)試基于Spring的應(yīng)用，通過配置文件和注解自動(dòng)組裝需要的單元測(cè)試對(duì)象。 提供了一些常用的J2EE Mock對(duì)象，比如HttpSession的Mock類等。 可以支持?jǐn)?shù)據(jù)庫自動(dòng)回滾，以防止對(duì)數(shù)據(jù)庫的單元測(cè)試（插入，刪除等）不可重復(fù)執(zhí)行，防止修改數(shù)據(jù)庫狀態(tài)等。 DJUnit 通過代碼自動(dòng)產(chǎn)生Mock對(duì)象，省去了自己手動(dòng)編寫N多的Mock類。 此外，它的Eclipse插件還可以做到測(cè)試覆蓋率、分支統(tǒng)計(jì)。 EasyMock 功能同DJUnit，也是通過編程自動(dòng)Mock掉與測(cè)試對(duì)象無關(guān)的類，方法。 折疊編輯本段相關(guān)介紹 折疊范疇 如果要給單元測(cè)試定義一個(gè)明確的范疇，指出哪些功能是屬于單元測(cè)試，這似乎很難。但下面討論的四個(gè)問題，基本上可以說明單元測(cè)試的范疇，單元測(cè)試所要做的工作。 1、 它的行為和我期望的一致嗎？ 這是單元測(cè)試最根本的目的，我們就是用單元測(cè)試的代碼來證明它所做的就是我們所期望的。 2、 它的行為一直和我期望的一致嗎？ 編寫單元測(cè)試，如果只測(cè)試代碼的一條正確路徑，讓它正確走一遍，并不算是真正的完成。軟件開發(fā)是一個(gè)項(xiàng)復(fù)雜的工程，在測(cè)試某段代碼的行為是否和你的期望一致時(shí)，你需要確認(rèn)：在任何情況下，這段代碼是否都和你的期望一致；譬如參數(shù)很可疑、硬盤沒有剩余空間、緩沖區(qū)溢出、網(wǎng)絡(luò)掉線的時(shí)候。 3、 我可以依賴單元測(cè)試嗎？ 不能依賴的代碼是沒有多大用處的。既然單元測(cè)試是用來保證代碼的正確性，那么單元測(cè)試也一定要值得依賴。 4、 單元測(cè)試說明我的意圖了嗎？ 單元測(cè)試能夠幫我們充分了解代碼的用法，從效果上而言，單元測(cè)試就像是能執(zhí)行的文檔，說明了在你用各種條件調(diào)用代碼時(shí)，你所能期望這段代碼完成的功能。 折疊不寫測(cè)試的借口 到這里，我們已經(jīng)列舉了使用單元測(cè)試的種種理由。也許，每個(gè)人都同意，是的，該做更多的測(cè)試。這種人人同意的事情還多著呢，是的，該多吃蔬菜，該戒煙，該多休息，該多鍛煉……這并不意味著我們中的所有人都會(huì)這么去做，不是嗎？ 1、 編寫單元測(cè)試太花時(shí)間了。 我們知道，在開發(fā)時(shí)越早發(fā)現(xiàn)BUG，就能節(jié)省更多的時(shí)間，降低更多的風(fēng)險(xiǎn)。 下圖表摘自<<實(shí)用軟件度量>>(Capers Jones，McGraw-Hill 1991)，它列出了準(zhǔn)備測(cè)試，執(zhí)行測(cè)試，和修改缺陷所花費(fèi)的時(shí)間（以一個(gè)功能點(diǎn)為基準(zhǔn)），這些數(shù)據(jù)顯示單元測(cè)試的成本效率大約是集成測(cè)試的兩倍，是系統(tǒng)測(cè)試的三倍（參見條形圖）。 術(shù)語：域測(cè)試（Field test)意思是在軟件投入使用以后，針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域所作的所有測(cè)試活動(dòng)。 如果你仍然認(rèn)為在編寫產(chǎn)品代碼的時(shí)候，還是沒有時(shí)間編寫測(cè)試代碼，那么請(qǐng)先考慮下面這些問題： 1）、對(duì)于所編寫的代碼，你在調(diào)試上面花了多少時(shí)間。 2）、對(duì)于以前你自認(rèn)為正確的代碼，而實(shí)際上這些代碼卻存在重大的bug，你花了多少時(shí)間在重新確認(rèn)這些代碼上面。 3）、對(duì)于一個(gè)別人報(bào)告的bug，你花了多少時(shí)間才找出導(dǎo)致這個(gè)bug 的源碼位置。 回答完這些問題，你一定不再以“太花時(shí)間”作為拒絕單元測(cè)試的借口。 2、 運(yùn)行測(cè)試的時(shí)間太長了。 合適的測(cè)試是不會(huì)讓這種情況發(fā)生的。實(shí)際上，大多數(shù)測(cè)試的執(zhí)行都是非常快的，因此你在幾秒之內(nèi)就可以運(yùn)行成千上萬個(gè)測(cè)試。但是有時(shí)某些測(cè)試會(huì)花費(fèi)很長的時(shí)間。這時(shí)，需要把這些耗時(shí)的測(cè)試和其他測(cè)試分開。通常可以每天運(yùn)行這種測(cè)試一次，或者幾天一次。 3、 測(cè)試代碼并不是我的工作。 你的工作就是保證代碼能夠正確的完成你的行為，恰恰相反，測(cè)試代碼正是你不可缺少的工作。 4、 我并不清楚代碼的行為，所以也就無從測(cè)試。 如果你實(shí)在不清楚代碼的行為，那么估計(jì)現(xiàn)在并不是編碼的時(shí)候。如果你并不知道代碼的行為，那么你又如何知道你編寫的代碼是正確的呢 5、 但是這些代碼都能夠編譯通過。 我們前面已經(jīng)說過，代碼通過編譯只是驗(yàn)證它的語法通過。但并不能保證它的行為就一定正確。 6、 公司請(qǐng)我來是為了寫代碼，而不是寫測(cè)試。 公司付給你薪水是為了讓你編寫產(chǎn)品代碼，而單元測(cè)試大體上是一個(gè)工具，是一個(gè)和編輯器、開發(fā)環(huán)境、編譯器等處于同一位置的工具。 7、 如果我讓測(cè)試員或者QA（Quality Assurance）人員沒有工作，那么我會(huì)覺得很內(nèi)疚。 你并不需要擔(dān)心這些。請(qǐng)記住，我們?cè)诖酥皇钦務(wù)搯卧獪y(cè)試，而它只是一種針對(duì)源碼的、低層次的，為程序員而設(shè)計(jì)的測(cè)試。在整個(gè)項(xiàng)目中，還有其他的很多測(cè)試需要這些人來完成，如：功能測(cè)試、驗(yàn)收測(cè)試、性能測(cè)試、環(huán)境測(cè)試、有效性測(cè)試、正確性測(cè)試、正規(guī)分析等等。 8、 我的公司并不會(huì)讓我在真實(shí)系統(tǒng)中運(yùn)行單元測(cè)試。 我們所討論的只是針對(duì)開發(fā)者的單元測(cè)試。也就是說，如果你可以在其他的環(huán)境下（例如在正式的產(chǎn)品系統(tǒng)中）運(yùn)行這些測(cè)試的話，那么它們就不再是單元測(cè)試，而是其他類型的測(cè)試了。實(shí)際上，你可以在你的本機(jī)運(yùn)行單元測(cè)試，使用你自己的數(shù)據(jù)庫，或者使用mock 對(duì)象。 一旦編碼完成，開發(fā)人員總是會(huì)迫切希望進(jìn)行軟件的集成工作，這樣他們就能夠看到實(shí)際的系統(tǒng)開始啟動(dòng)工作了。這在外表上看來是一項(xiàng)明顯的進(jìn)步，而象單元測(cè)試這樣的活動(dòng)也許會(huì)被看作是通往這個(gè)階段點(diǎn)的道路上的障礙， 推遲了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)這種真正有意思的工作啟動(dòng)的時(shí)間。 在這種開發(fā)步驟中，真實(shí)意義上的進(jìn)步被外表上的進(jìn)步取代了。系統(tǒng)能夠正常工作的可能性是很小的，更多的情況是充滿了各式各樣的Bug。在實(shí)踐中，這樣一種開發(fā)步驟常常會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果：軟件甚至無法運(yùn)行。更進(jìn)一步的結(jié)果是大量的時(shí)間將被花費(fèi)在跟蹤那些包含在獨(dú)立單元里的簡單的Bug上面，在個(gè)別情況下，這些Bug也許是瑣碎和微不足道的，但是總的來說，他們會(huì)導(dǎo)致在軟件集成為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)增加額外的工期， 而且當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)投入使用時(shí)也無法確保它能夠可靠運(yùn)行。 在實(shí)踐工作中，進(jìn)行了完整計(jì)劃的單元測(cè)試和編寫實(shí)際的代碼所花費(fèi)的精力大致上是相同的。一旦完成了這些單元測(cè)試工作，很多Bug將被糾正，在確信他們手頭擁有穩(wěn)定可靠的部件的情況下，開發(fā)人員能夠進(jìn)行更高效的系統(tǒng)集成工作。這才是真實(shí)意義上的進(jìn)步，所以說完整計(jì)劃下的單元測(cè)試是對(duì)時(shí)間的更高效的利用。而調(diào)試人員的不受控和散漫的工作方式只會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間而取得很少的好處。 使用AdaTEST和Cantata這樣的支持工具可以使單元測(cè)試更加簡單和有效。但這不是必須的，單元測(cè)試即使是在沒有工具支持的情況下也是一項(xiàng)非常有意義的活動(dòng)。 它僅僅是證明這些代碼做了什么 這是那些沒有首先為每個(gè)單元編寫一個(gè)詳細(xì)的規(guī)格說明而直接跳到編碼階段的開發(fā)人員提出的一條普遍的抱怨， 當(dāng)編碼完成以后并且面臨代碼測(cè)試任務(wù)的時(shí)候，他們就閱讀這些代碼并找出它實(shí)際上做了什么，把他們的測(cè)試工作基于已經(jīng)寫好的代碼的基礎(chǔ)上。當(dāng)然，他們無法證明任何事情。所有的這些測(cè)試工作能夠表明的事情就是編譯器工作正常。是的，他們也許能夠抓住（希望能夠）罕見的編譯器Bug，但是他們能夠做的僅僅是這些。 如果他們首先寫好一個(gè)詳細(xì)的規(guī)格說明，測(cè)試能夠以規(guī)格說明為基礎(chǔ)。代碼就能夠針對(duì)它的規(guī)格說明，而不是針對(duì)自身進(jìn)行測(cè)試。這樣的測(cè)試仍然能夠抓住編譯器的Bug，同時(shí)也能找到更多的編碼錯(cuò)誤，甚至是一些規(guī)格說明中的錯(cuò)誤。好的規(guī)格說明可以使測(cè)試的質(zhì)量更高，所以最后的結(jié)論是高質(zhì)量的測(cè)試需要高質(zhì)量的規(guī)格說明。 在實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：一個(gè)開發(fā)人員要面對(duì)測(cè)試一個(gè)單元時(shí)只給出單元的代碼而沒有規(guī)格說明這樣吃力不討好的任務(wù)。你怎樣做才會(huì)有更多的收獲，而不僅僅是發(fā)現(xiàn)編譯器的Bug？第一步是理解這個(gè)單元原本要做什么， --- 不是它實(shí)際上做了什么。比較有效的方法是倒推出一個(gè)概要的規(guī)格說明。這個(gè)過程的主要輸入條件是要閱讀那些程序代碼和注釋， 主要針對(duì)這個(gè)單元， 及調(diào)用它和被它調(diào)用的相關(guān)代碼。畫出流程圖是非常有幫助的，你可以用手工或使用某種工具。可以組織對(duì)這個(gè)概要規(guī)格說明的走讀（Review)，以確保對(duì)這個(gè)單元的說明沒有基本的錯(cuò)誤， 有了這種最小程度的代碼深層說明，就可以用它來設(shè)計(jì)單元測(cè)試了。 我是個(gè)很棒的程序員， 我是不是可以不進(jìn)行單元測(cè)試？ 在每個(gè)開發(fā)組織中都至少有一個(gè)這樣的開發(fā)人員，他非常擅長于編程，他們開發(fā)的軟件總是在第一時(shí)間就可以正常運(yùn)行，因此不需要進(jìn)行測(cè)試。你是否經(jīng)常聽到這樣的借口？ 折疊測(cè)試用例設(shè)計(jì) 下面談?wù)劀y(cè)試用例設(shè)計(jì)。前面已經(jīng)說了，測(cè)試用例的核心是輸入數(shù)據(jù)。預(yù)期輸出是依據(jù)輸入數(shù)據(jù)和程序功能來確定的，也就是說，對(duì)于某一程序，輸入數(shù)據(jù)確定了，預(yù)期輸出也就可以確定了，至于生成/銷毀被測(cè)試對(duì)象和運(yùn)行測(cè)試的語句，是所有測(cè)試用例都大同小異的，因此，我們討論測(cè)試用例時(shí)，只討論輸入數(shù)據(jù)。 前面說過，輸入數(shù)據(jù)包括四類：參數(shù)、成員變量、全局變量、IO媒體，這四類數(shù)據(jù)中，只要所測(cè)試的程序需要執(zhí)行讀操作的，就要設(shè)定其初始值，其中，前兩類比較常用，后兩類較少用。顯然，把輸入數(shù)據(jù)的所有可能取值都進(jìn)行測(cè)試，是不可能也是無意義的，我們應(yīng)該用一定的規(guī)則選擇有代表性的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，主要有三種：正常輸入，邊界輸入，非法輸入，每種輸入還可以分類，也就是平常說的等價(jià)類法，每類取一個(gè)數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，如果測(cè)試通過，可以肯定同類的其他輸入也是可以通過的。下面舉例說明： 正常輸入 例如字符串的Trim函數(shù)，功能是將字符串前后的空格去除，那么正常的輸入可以有四類：前面有空格；后面有空格；前后均有空格；前后均無空格。 邊界輸入 上例中空字符串可以看作是邊界輸入。 再如一個(gè)表示年齡的參數(shù)，它的有效范圍是0-100，那么邊界輸入有兩個(gè)：0和100。 非法輸入 非法輸入是正常取值范圍以外的數(shù)據(jù)，或使代碼不能完成正常功能的輸入，如上例中表示年齡的參數(shù)，小于0或大于100都是非法輸入，再如一個(gè)進(jìn)行文件操作的函數(shù)，非法輸入有這么幾類：文件不存在；目錄不存在；文件正在被其他程序打開；權(quán)限錯(cuò)誤。 如果函數(shù)使用了外部數(shù)據(jù)，則正常輸入是肯定會(huì)有的，而邊界輸入和非法輸入不是所有函數(shù)都有。一般情況下，即使沒有設(shè)計(jì)文檔，考慮以上三種輸入也可以找出函數(shù)的基本功能點(diǎn)。實(shí)際上，單元測(cè)試與代碼編寫是“一體兩面”的關(guān)系，編碼時(shí)對(duì)上述三種輸入都是必須考慮的，否則代碼的健壯性就會(huì)成問題。 白盒覆蓋 上面所說的測(cè)試數(shù)據(jù)都是針對(duì)程序的功能來設(shè)計(jì)的，就是所謂的黑盒測(cè)試。單元測(cè)試還需要從另一個(gè)角度來設(shè)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)，即針對(duì)程序的邏輯結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)測(cè)試用例，就是所謂的白盒測(cè)試。在老納看來，如果黑盒測(cè)試是足夠充分的，那么白盒測(cè)試就沒有必要，可惜“足夠充分”只是一種理想狀態(tài)，例如：真的是所有功能點(diǎn)都測(cè)試了嗎？程序的功能點(diǎn)是人為的定義，常常是不全面的；各個(gè)輸入數(shù)據(jù)之間，有些組合可能會(huì)產(chǎn)生問題，怎樣保證這些組合都經(jīng)過了測(cè)試？難于衡量測(cè)試的完整性是黑盒測(cè)試的主要缺陷，而白盒測(cè)試恰恰具有易于衡量測(cè)試完整性的優(yōu)點(diǎn)，兩者之間具有極好的互補(bǔ)性，例如：完成功能測(cè)試后統(tǒng)計(jì)語句覆蓋率，如果語句覆蓋未完成，很可能是未覆蓋的語句所對(duì)應(yīng)的功能點(diǎn)未測(cè)試。 白盒測(cè)試針對(duì)程序的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)測(cè)試用例，用邏輯覆蓋率來衡量測(cè)試的完整性。邏輯單位主要有：語句、分支、條件、條件值、條件值組合，路徑。語句覆蓋就是覆蓋所有的語句，其他類推。另外還有一種判定條件覆蓋，其實(shí)是分支覆蓋與條件覆蓋的組合，在此不作討論。跟條件有關(guān)的覆蓋就有三種，解釋一下：條件覆蓋是指覆蓋所有的條件表達(dá)式，即所有的條件表達(dá)式都至少計(jì)算一次，不考慮計(jì)算結(jié)果；條件值覆蓋是指覆蓋條件的所有可能取值，即每個(gè)條件的取真值和取假值都要至少計(jì)算一次；條件值組合覆蓋是指覆蓋所有條件取值的所有可能組合。老納做過一些粗淺的研究，發(fā)現(xiàn)與條件直接有關(guān)的錯(cuò)誤主要是邏輯操作符錯(cuò)誤，例如：||寫成&&，漏了寫！什么的，采用分支覆蓋與條件覆蓋的組合，基本上可以發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤，另一方面，條件值覆蓋與條件值組合覆蓋往往需要大量的測(cè)試用例，因此，在老納看來，條件值覆蓋和條件值組合覆蓋的效費(fèi)比偏低。老納認(rèn)為效費(fèi)比較高且完整性也足夠的測(cè)試要求是這樣的：完成功能測(cè)試，完成語句覆蓋、條件覆蓋、分支覆蓋、路徑覆蓋。做過單元測(cè)試的朋友恐怕會(huì)對(duì)老納提出的測(cè)試要求給予一個(gè)字的評(píng)價(jià)：暈！或者兩個(gè)字的評(píng)價(jià)：狂暈！因?yàn)檫@似乎是不可能的要求，要達(dá)到這種測(cè)試完整性，其測(cè)試成本是不可想象的，不過，出家人不打逛語，老納之所以提出這種測(cè)試要求，是因?yàn)槔靡恍┕ぞ撸梢栽谳^低的成本下達(dá)到這種測(cè)試要求，后面將會(huì)作進(jìn)一步介紹。 關(guān)于白盒測(cè)試用例的設(shè)計(jì)，程序測(cè)試領(lǐng)域的書籍一般都有講述，普通方法是畫出程序的邏輯結(jié)構(gòu)圖如程序流程圖或控制流圖，根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)測(cè)試用例，這些是純粹的白盒測(cè)試，不是老納想推薦的方式。老納所推薦的方法是：先完成黑盒測(cè)試，然后統(tǒng)計(jì)白盒覆蓋率，針對(duì)未覆蓋的邏輯單位設(shè)計(jì)測(cè)試用例覆蓋它，例如，先檢查是否有語句未覆蓋，有的話設(shè)計(jì)測(cè)試用例覆蓋它，然后用同樣方法完成條件覆蓋、分支覆蓋和路徑覆蓋，這樣的話，既檢驗(yàn)了黑盒測(cè)試的完整性，又避免了重復(fù)的工作，用較少的時(shí)間成本達(dá)到非常高的測(cè)試完整性。不過，這些工作可不是手工能完成的，必須借助于工具，后面會(huì)介紹可以完成這些工作的測(cè)試工具。 在真實(shí)世界里，每個(gè)人都會(huì)犯錯(cuò)誤。即使某個(gè)開發(fā)人員可以抱著這種態(tài)度在很少的一些簡單的程序中應(yīng)付過去。但真正的軟件系統(tǒng)是非常復(fù)雜的。真正的軟件系統(tǒng)不可以寄希望于沒有進(jìn)行廣泛的測(cè)試和Bug修改過程就可以正常工作。 編碼不是一個(gè)可以一次性通過的過程。在真實(shí)世界中，軟件產(chǎn)品必須進(jìn)行維護(hù)以對(duì)操作需求的改變作出反應(yīng)， 并且要對(duì)最初的開發(fā)工作遺留下來的Bug進(jìn)行修改。你希望依靠那些原始作者進(jìn)行修改嗎？ 這些制造出這些未經(jīng)測(cè)試的原始代碼的資深專家們還會(huì)繼續(xù)在其他地方制造這樣的代碼。在開發(fā)人員做出修改后進(jìn)行可重復(fù)的單元測(cè)試可以避免產(chǎn)生那些令人不快的負(fù)作用。 不管怎樣， 集成測(cè)試將會(huì)抓住所有的Bug 我們已經(jīng)在前面的討論中從一個(gè)側(cè)面對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了部分的闡述。這個(gè)論點(diǎn)不成立的原因在于規(guī)模越大的代碼集成意味著復(fù)雜性就越高。如果軟件的單元沒有事先進(jìn)行測(cè)試，開發(fā)人員很可能會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間僅僅是為了使軟件能夠運(yùn)行，而任何實(shí)際的測(cè)試方案都無法執(zhí)行。 一旦軟件可以運(yùn)行了，開發(fā)人員又要面對(duì)這樣的問題：在考慮軟件全局復(fù)雜性的前提下對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行全面的測(cè)試。這是一件非常困難的事情，甚至在創(chuàng)造一種單元調(diào)用的測(cè)試條件的時(shí)候，要全面的考慮單元的被調(diào)用時(shí)的各種入口參數(shù)。在軟件集成階段，對(duì)單元功能全面測(cè)試的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過獨(dú)立進(jìn)行的單元測(cè)試過程。 最后的結(jié)果是測(cè)試將無法達(dá)到它所應(yīng)該有的全面性。一些缺陷將被遺漏，并且很多Bug將被忽略過去。 讓我們類比一下，假設(shè)我們要清洗一臺(tái)已經(jīng)完全裝配好的食物加工機(jī)器！無論你噴了多少水和清潔劑，一些食物的小碎片還是會(huì)粘在機(jī)器的死角位置，只有任其腐爛并等待以后再想辦法。但我們換個(gè)角度想想，如果這臺(tái)機(jī)器是拆開的， 這些死角也許就不存在或者更容易接觸到了，并且每一部分都可以毫不費(fèi)力的進(jìn)行清洗。 折疊成本效率不高 一個(gè)特定的開發(fā)組織或軟件應(yīng)用系統(tǒng)的測(cè)試水平取決于對(duì)那些未發(fā)現(xiàn)的Bug的潛在后果的重視程度。這種后果的嚴(yán)重程度可以從一個(gè)Bug引起的小小的不便到發(fā)生多次的死機(jī)的情況。這種后果可能常常會(huì)被軟件的開發(fā)人員所忽視（但是用戶可不會(huì)這樣），這種情況會(huì)長期的損害這些向用戶提交帶有Bug的軟件的開發(fā)組織的信譽(yù)，并且會(huì)導(dǎo)致對(duì)未來的市場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)面的影響。相反地，一個(gè)可靠的軟件系統(tǒng)的良好的聲譽(yù)將有助于一個(gè)開發(fā)組織獲取未來的市場(chǎng)。 很多研究成果表明，無論什么時(shí)候作出修改都要進(jìn)行完整的回歸測(cè)試，在生命周期中盡早地對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試將使效率和質(zhì)量得到最好的保證。Bug發(fā)現(xiàn)的越晚，修改它所需的費(fèi)用就越高，因此從經(jīng)濟(jì)角度來看， 應(yīng)該盡可能早的查找和修改Bug。在修改費(fèi)用變的過高之前，單元測(cè)試是一個(gè)在早期抓住Bug的機(jī)會(huì)。 相比后階段的測(cè)試，單元測(cè)試的創(chuàng)建更簡單，維護(hù)更容易，并且可以更方便的進(jìn)行重復(fù)。從全程的費(fèi)用來考慮， 相比起那些復(fù)雜且曠日持久的集成測(cè)試，或是不穩(wěn)定的軟件系統(tǒng)來說，單元測(cè)試所需的費(fèi)用是很低的。 折疊結(jié)論 經(jīng)驗(yàn)表明一個(gè)盡責(zé)的單元測(cè)試方法將會(huì)在軟件開發(fā)的某個(gè)階段發(fā)現(xiàn)很多的Bug，并且修改它們的成本也很低。在軟件開發(fā)的后期階段，Bug的發(fā)現(xiàn)并修改將會(huì)變得更加困難，并要消耗大量的時(shí)間和開發(fā)費(fèi)用。無論什么時(shí)候作出修改都要進(jìn)行完整的回歸測(cè)試，在生命周期中盡早地對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試將使效率和質(zhì)量得到最好的保證。在提供了經(jīng)過測(cè)試的單元的情況下，系統(tǒng)集成過程將會(huì)大大地簡化。開發(fā)人員可以將精力集中在單元之間的交互作用和全局的功能實(shí)現(xiàn)上，而不是陷入充滿很多Bug的單元之中不能自拔。 使測(cè)試工作的效力發(fā)揮到最大化的關(guān)鍵在于選擇正確的測(cè)試策略，這其中包含了完全的單元測(cè)試的概念，以及對(duì)測(cè)試過程的良好的管理，還有適當(dāng)?shù)厥褂孟驛daTEST和Cantata這樣的工具來支持測(cè)試過程。這些活動(dòng)可以產(chǎn)生這樣的結(jié)果：在花費(fèi)更低的開發(fā)費(fèi)用的情況下得到更穩(wěn)定的軟件。更進(jìn)一步的好處是簡化了維護(hù)過程并降低了生命周期的費(fèi)用。有效的單元測(cè)試是推行全局質(zhì)量文化的一部分，而這種質(zhì)量文化將會(huì)為軟件開發(fā)者帶來無限的商機(jī)。 折疊優(yōu)點(diǎn)一 它是一種驗(yàn)證行為。 程序中的每一項(xiàng)功能都是測(cè)試來驗(yàn)證它的正確性。它為以后的開發(fā)提供支援。就算是開發(fā)后期，我們也可以輕松的增加功能或更改程序結(jié)構(gòu)，而不用擔(dān)心這個(gè)過程中會(huì)破壞重要的東西。而且它為代碼的重構(gòu)提供了保障。這樣，我們就可以更自由的對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)。 折疊優(yōu)點(diǎn)二 它是一種設(shè)計(jì)行為。 編寫單元測(cè)試將使我們從調(diào)用者觀察、思考。特別是先寫測(cè)試（test-first），迫使我們把程序設(shè)計(jì)成易于調(diào)用和可測(cè)試的，即迫使我們解除軟件中的耦合。 折疊優(yōu)點(diǎn)三 它是一種編寫文檔的行為。 單元測(cè)試是一種無價(jià)的文檔，它是展示函數(shù)或類如何使用的最佳文檔。這份文檔是可編譯、可運(yùn)行的，并且它保持最新，永遠(yuǎn)與代碼同步。 折疊優(yōu)點(diǎn)四 它具有回歸性。 自動(dòng)化的單元測(cè)試避免了代碼出現(xiàn)回歸，編寫完成之后，可以隨時(shí)隨地的快速運(yùn)行測(cè)試。
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