Покритие на кода на JavaScript модули: Обяснение на метриките за тестване

В динамичния свят на JavaScript разработката, осигуряването на надеждността и стабилността на вашия код е от първостепенно значение. С нарастването на сложността на приложенията, особено с все по-широкото възприемане на модулни архитектури, една изчерпателна стратегия за тестване става съществена. Един критичен компонент на такава стратегия е покритието на кода – метрика, която измерва до каква степен вашият набор от тестове упражнява вашата кодова база.

Това ръководство предоставя задълбочен преглед на покритието на кода на JavaScript модули, обяснявайки неговото значение, ключови метрики, популярни инструменти и най-добри практики за прилагане. Ще разгледаме различни стратегии за тестване и ще демонстрираме как да използвате покритието на кода, за да подобрите общото качество на вашите JavaScript модули, приложимо в различни рамки и среди по целия свят.

Какво е покритие на кода?

Покритието на кода е метрика за тестване на софтуер, която количествено определя степента, до която изходният код на една програма е бил тестван. По същество тя разкрива кои части от вашия код се изпълняват, когато вашите тестове работят. Високият процент на покритие на кода обикновено показва, че вашите тестове обстойно упражняват вашата кодова база, което потенциално води до по-малко грешки и повишено доверие в стабилността на вашето приложение.

Мислете за това като за карта, показваща частите от вашия град, които са добре патрулирани от полицията. Ако големи райони не се патрулират, престъпната дейност може да процъфти. По същия начин, без адекватно тестово покритие, нетестваните сегменти от кода могат да крият бъгове, които могат да се появят едва в производствена среда.

Защо е важно покритието на кода?

• Идентифицира нетестван код: Покритието на кода осветява секции от кода, които нямат тестово покритие, което ви позволява да съсредоточите усилията си за тестване там, където са най-необходими.
• Подобрява качеството на кода: Стремежът към по-високо покритие на кода стимулира разработчиците да пишат по-изчерпателни и смислени тестове, което води до по-стабилна и лесна за поддръжка кодова база.
• Намалява риска от грешки: Обстойно тестваният код е по-малко вероятно да съдържа неоткрити грешки, които биха могли да причинят проблеми в производствена среда.
• Улеснява рефакторирането: С добро покритие на кода можете уверено да рефакторирате кода си, знаейки, че вашите тестове ще уловят всякакви регресии, въведени по време на процеса.
• Подобрява сътрудничеството: Докладите за покритие на кода предоставят ясна и обективна мярка за качеството на тестовете, улеснявайки по-добрата комуникация и сътрудничество между разработчиците.
• Поддържа непрекъсната интеграция/непрекъснато внедряване (CI/CD): Покритието на кода може да бъде интегрирано във вашия CI/CD процес като портал, предотвратяващ внедряването на код с недостатъчно тестово покритие в производствена среда.

Ключови метрики за покритие на кода

Използват се няколко метрики за оценка на покритието на кода, като всяка се фокусира върху различен аспект на тествания код. Разбирането на тези метрики е от решаващо значение за тълкуването на докладите за покритие на кода и вземането на информирани решения относно вашата стратегия за тестване.

1. Покритие на редовете (Line Coverage)

Покритието на редовете е най-простата и най-често използвана метрика. Тя измерва процента на изпълнимите редове код, които са били изпълнени от набора от тестове.

Формула: (Брой изпълнени редове) / (Общ брой изпълними редове) * 100

Пример: Ако вашият модул има 100 реда изпълним код и тестовете ви изпълняват 80 от тях, вашето покритие на редовете е 80%.

Съображения: Въпреки че е лесно за разбиране, покритието на редовете може да бъде подвеждащо. Един ред може да бъде изпълнен, без да са тествани напълно всичките му възможни поведения. Например, ред с множество условия може да бъде тестван само за един конкретен сценарий.

2. Покритие на разклоненията (Branch Coverage)

Покритието на разклоненията (известно още като покритие на решенията) измерва процента на разклоненията (напр. `if` изрази, `switch` изрази, цикли), които са били изпълнени от набора от тестове. То гарантира, че и `true`, и `false` разклоненията на условните изрази са тествани.

Формула: (Брой изпълнени разклонения) / (Общ брой разклонения) * 100

Пример: Ако имате `if` израз във вашия модул, покритието на разклоненията изисква да напишете тестове, които изпълняват както `if` блока, така и `else` блока (или кода, който следва `if`, ако няма `else`).

Съображения: Покритието на разклоненията обикновено се счита за по-изчерпателно от покритието на редовете, защото гарантира, че се изследват всички възможни пътища на изпълнение.

3. Покритие на функциите (Function Coverage)

Покритието на функциите измерва процента на функциите във вашия модул, които са били извикани поне веднъж от набора от тестове.

Формула: (Брой извикани функции) / (Общ брой функции) * 100

Пример: Ако вашият модул съдържа 10 функции и вашите тестове извикват 8 от тях, вашето покритие на функциите е 80%.

Съображения: Въпреки че покритието на функциите гарантира, че всички функции се извикват, то не гарантира, че те са тествани обстойно с различни входни данни и крайни случаи.

4. Покритие на изразите (Statement Coverage)

Покритието на изразите е много подобно на покритието на редовете. То измерва процента на изразите в кода, които са били изпълнени.

Формула: (Брой изпълнени изрази) / (Общ брой изрази) * 100

Пример: Подобно на покритието на редовете, то гарантира, че всеки израз е изпълнен поне веднъж.

Съображения: Както и при покритието на редовете, покритието на изразите може да бъде твърде опростено и да не улови фини грешки.

5. Покритие на пътищата (Path Coverage)

Покритието на пътищата е най-изчерпателното, но и най-трудното за постигане. То измерва процента на всички възможни пътища на изпълнение през вашия код, които са били тествани.

Формула: (Брой изпълнени пътища) / (Общ брой възможни пътища) * 100

Пример: Представете си функция с множество вложени `if` изрази. Покритието на пътищата изисква да тествате всяка възможна комбинация от `true` и `false` резултати за тези изрази.

Съображения: Постигането на 100% покритие на пътищата често е непрактично за сложни кодови бази поради експоненциалния растеж на възможните пътища. Въпреки това, стремежът към високо покритие на пътищата може значително да подобри качеството и надеждността на вашия код.

6. Покритие на извикванията на функции (Function Call Coverage)

Покритието на извикванията на функции се фокусира върху конкретни извиквания на функции във вашия код. То проследява дали определени извиквания на функции са били изпълнени по време на тестването.

Формула: (Брой изпълнени конкретни извиквания на функции) / (Общ брой на тези конкретни извиквания на функции) * 100

Пример: Ако искате да се уверите, че определена помощна функция се извиква от критичен компонент, покритието на извикванията на функции може да потвърди това.

Съображения: Полезно за гарантиране, че конкретни извиквания на функции се случват според очакванията, особено при сложни взаимодействия между модули.

Инструменти за покритие на кода в JavaScript

Налични са няколко отлични инструмента за генериране на доклади за покритие на кода в JavaScript проекти. Тези инструменти обикновено инструментализират вашия код (или по време на изпълнение, или по време на стъпка на компилация), за да проследят кои редове, разклонения и функции се изпълняват по време на тестване. Ето някои от най-популярните опции:

1. Istanbul/NYC

Istanbul е широко използван инструмент за покритие на кода за JavaScript. NYC е интерфейсът за команден ред за Istanbul, предоставящ удобен начин за стартиране на тестове и генериране на доклади за покритие.

Характеристики:

• Поддържа покритие на редове, разклонения, функции и изрази.
• Генерира различни формати на доклади (HTML, text, LCOV, Cobertura).
• Интегрира се с популярни рамки за тестване като Mocha, Jest и Jasmine.
• Високо конфигурируем.

Пример (с използване на Mocha и NYC):

            npm install --save-dev nyc mocha

            

              
                Copy
              
            
          

Във вашия `package.json`:

            "scripts": {
  "test": "nyc mocha"
}

            

              
                Copy
              
            
          

След това изпълнете:

            npm test

            

              
                Copy
              
            
          

Това ще изпълни вашите Mocha тестове и ще генерира доклад за покритие на кода в директорията `coverage`.

2. Jest

Jest е популярна рамка за тестване, разработена от Facebook. Тя включва вградена функционалност за покритие на кода, което улеснява генерирането на доклади за покритие без да се изискват допълнителни инструменти.

Характеристики:

• Настройка без конфигурация (в повечето случаи).
• Тестване със снимки (Snapshot testing).
• Възможности за симулиране (Mocking).
• Вградено покритие на кода.

Пример:

            npm install --save-dev jest

            

              
                Copy
              
            
          

Във вашия `package.json`:

            "scripts": {
  "test": "jest --coverage"
}

            

              
                Copy
              
            
          

След това изпълнете:

            npm test

            

              
                Copy
              
            
          

Това ще изпълни вашите Jest тестове и ще генерира доклад за покритие на кода в директорията `coverage`.

3. Blanket.js

Blanket.js е друг инструмент за покритие на кода за JavaScript, който поддържа както браузърни, така и Node.js среди. Той предлага сравнително проста настройка и предоставя основни метрики за покритие.

Характеристики:

• Поддръжка за браузър и Node.js.
• Проста настройка.
• Основни метрики за покритие.

Съображения: Blanket.js се поддържа по-малко активно в сравнение с Istanbul и Jest.

4. c8

c8 е модерен инструмент за покритие на кода, който предоставя бърз и ефективен начин за генериране на доклади за покритие. Той използва вградените API-та за покритие на кода на Node.js.

Характеристики:

• Бърз и ефективен.
• Използва вградените API-та за покритие на кода на Node.js.
• Поддържа различни формати на доклади.

Пример:

            npm install --save-dev c8

            

              
                Copy
              
            
          

Във вашия `package.json`:

            "scripts": {
  "test": "c8 mocha"
}

            

              
                Copy
              
            
          

След това изпълнете:

            npm test

            

              
                Copy
              
            
          

Най-добри практики за прилагане на покритие на кода

Въпреки че покритието на кода е ценна метрика, е важно да се използва разумно и да се избягват често срещани капани. Ето някои най-добри практики за прилагане на покритие на кода във вашите JavaScript проекти:

1. Целете се в смислени тестове, а не просто във високо покритие

Покритието на кода трябва да бъде ръководство, а не цел. Писането на тестове единствено за увеличаване на процента на покритие може да доведе до повърхностни тестове, които всъщност не предоставят голяма стойност. Фокусирайте се върху писането на смислени тестове, които обстойно упражняват функционалността на вашите модули и покриват важни крайни случаи.

Например, вместо просто да извикате функция, за да постигнете покритие на функцията, напишете тестове, които проверяват дали функцията връща правилния резултат за различни входни данни и се справя грациозно с грешки. Обмислете гранични условия и потенциално невалидни входни данни.

2. Започнете рано и интегрирайте в работния си процес

Не чакайте до края на проекта, за да започнете да мислите за покритие на кода. Интегрирайте покритието на кода в работния си процес от самото начало. Това ви позволява да идентифицирате и адресирате пропуски в покритието на ранен етап, което улеснява писането на изчерпателни тестове.

В идеалния случай трябва да включите покритието на кода във вашия CI/CD процес. Това автоматично ще генерира доклади за покритие за всяка компилация, което ви позволява да проследявате тенденциите в покритието и да предотвратявате регресии.

3. Поставете реалистични цели за покритие

Въпреки че стремежът към високо покритие на кода обикновено е желателен, поставянето на нереалистични цели може да бъде контрапродуктивно. Целете се в ниво на покритие, което е подходящо за сложността и критичността на вашите модули. Покритие от 80-90% често е разумна цел, но това може да варира в зависимост от проекта.

Също така е важно да се вземе предвид цената за постигане на по-високо покритие. В някои случаи усилията, необходими за тестване на всеки един ред код, може да не са оправдани от потенциалните ползи.

4. Използвайте покритието на кода, за да идентифицирате слаби места

Докладите за покритие на кода са най-ценни, когато се използват за идентифициране на области от вашия код, които нямат адекватно тестово покритие. Фокусирайте усилията си за тестване върху тези области, като обръщате специално внимание на сложна логика, крайни случаи и потенциални условия за грешки.

Не просто пишете тестове на сляпо, за да увеличите покритието. Отделете време, за да разберете защо определени области от вашия код не се покриват и адресирайте основните проблеми. Това може да включва рефакториране на вашия код, за да го направите по-тестваем, или писане на по-целенасочени тестове.

5. Не пренебрегвайте крайните случаи и обработката на грешки

Крайните случаи и обработката на грешки често се пренебрегват при писането на тестове. Това обаче са ключови области за тестване, тъй като те често могат да разкрият скрити грешки и уязвимости. Уверете се, че вашите тестове покриват широк спектър от входни данни, включително невалидни или неочаквани стойности, за да гарантирате, че вашите модули се справят грациозно с тези сценарии.

Например, ако вашият модул извършва изчисления, тествайте го с големи числа, малки числа, нула и отрицателни числа. Ако вашият модул взаимодейства с външни API-та, тествайте го с различни мрежови условия и потенциални отговори за грешки.

6. Използвайте симулиране (mocking) и заместване (stubbing) за изолиране на модули

Когато тествате модули, които зависят от външни ресурси или други модули, използвайте техники за симулиране и заместване, за да ги изолирате. Това ви позволява да тествате модула в изолация, без да бъдете засегнати от поведението на неговите зависимости.

Симулирането включва създаване на симулирани версии на зависимости, които можете да контролирате и манипулирате по време на тестване. Заместването включва замяна на зависимости с предварително дефинирани стойности или поведения. Популярни JavaScript библиотеки за симулиране включват вградените възможности на Jest и Sinon.js.

7. Непрекъснато преглеждайте и рефакторирайте вашите тестове

Вашите тестове трябва да се третират като пълноправни граждани във вашата кодова база. Редовно преглеждайте и рефакторирайте вашите тестове, за да се уверите, че те все още са релевантни, точни и лесни за поддръжка. С развитието на вашия код, вашите тестове трябва да се развиват заедно с него.

Премахвайте остарели или излишни тестове и актуализирайте тестовете, за да отразяват промените във функционалността или поведението. Уверете се, че вашите тестове са лесни за разбиране и поддръжка, така че други разработчици да могат лесно да допринесат за усилията по тестване.

8. Обмислете различни видове тестване

Покритието на кода често се свързва с модулното тестване, но може да се прилага и към други видове тестване, като интеграционно тестване и end-to-end (E2E) тестване. Всеки тип тестване служи за различна цел и може да допринесе за общото качество на кода.

• Модулно тестване (Unit Testing): Тества отделни модули или функции в изолация. Фокусира се върху проверката на коректността на кода на най-ниско ниво.
• Интеграционно тестване (Integration Testing): Тества взаимодействието между различни модули или компоненти. Фокусира се върху проверката дали модулите работят правилно заедно.
• E2E тестване (E2E Testing): Тества цялото приложение от гледна точка на потребителя. Фокусира се върху проверката дали приложението функционира според очакванията в реална среда.

Стремете се към балансирана стратегия за тестване, която включва и трите вида тестване, като всеки тип допринася за общото покритие на кода.

9. Бъдете внимателни с асинхронния код

Тестването на асинхронен код в JavaScript може да бъде предизвикателство. Уверете се, че вашите тестове правилно обработват асинхронни операции, като Promises, Observables и callbacks. Използвайте подходящи техники за тестване, като `async/await` или `done` callbacks, за да гарантирате, че вашите тестове изчакват асинхронните операции да приключат, преди да проверят резултатите.

Също така, бъдете наясно с потенциални състезателни условия (race conditions) или проблеми с времето, които могат да възникнат в асинхронен код. Пишете тестове, които специално се насочват към тези сценарии, за да се уверите, че вашите модули са устойчиви на този тип проблеми.

10. Не се вманиачавайте в 100% покритие

Въпреки че стремежът към високо покритие на кода е добра цел, вманиачаването в постигането на 100% покритие може да бъде контрапродуктивно. Често има случаи, в които просто не е практично или рентабилно да се тества всеки един ред код. Например, някой код може да е труден за тестване поради своята сложност или зависимостта си от външни ресурси.

Фокусирайте се върху тестването на най-критичните и сложни части от вашия код и не се притеснявайте твърде много за постигането на 100% покритие за всеки отделен модул. Помнете, че покритието на кода е само една метрика сред много други и трябва да се използва като ръководство, а не като абсолютно правило.

Покритие на кода в CI/CD процесите

Интегрирането на покритието на кода във вашия CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment) процес е мощен начин да се гарантира, че вашият код отговаря на определен стандарт за качество, преди да бъде внедрен. Ето как можете да го направите:

1. Конфигурирайте генерирането на покритие на кода: Настройте вашата CI/CD система автоматично да генерира доклади за покритие на кода след всяка компилация или изпълнение на тестове. Това обикновено включва добавяне на стъпка към вашия скрипт за компилация, която изпълнява вашите тестове с активирано покритие на кода (напр. `npm test -- --coverage` в Jest).
2. Задайте прагове за покритие: Определете минимални прагове за покритие на кода за вашия проект. Тези прагове представляват минимално приемливите нива на покритие за редове, разклонения, функции и т.н. Обикновено можете да конфигурирате тези прагове в конфигурационния файл на вашия инструмент за покритие на кода.
3. Проваляйте компилациите въз основа на покритието: Конфигурирайте вашата CI/CD система да проваля компилациите, ако покритието на кода падне под определените прагове. Това предотвратява внедряването на код с недостатъчно тестово покритие в производствена среда.
4. Докладвайте резултатите от покритието: Интегрирайте вашия инструмент за покритие на кода с вашата CI/CD система, за да показвате резултатите от покритието в ясен и достъпен формат. Това позволява на разработчиците лесно да проследяват тенденциите в покритието и да идентифицират области, които се нуждаят от подобрение.
5. Използвайте значки за покритие: Показвайте значки за покритие на кода във файла README на вашия проект или на таблото за управление на вашата CI/CD система. Тези значки предоставят визуален индикатор за текущото състояние на покритието на кода, което улеснява наблюдението на нивата на покритие с един поглед. Услуги като Coveralls и Codecov могат да генерират тези значки.

Пример (GitHub Actions с Jest и Codecov):

Създайте файл `.github/workflows/ci.yml`:

            name: CI

on:
  push:
    branches: [ main ]
  pull_request:
    branches: [ main ]

jobs:
  build:

    runs-on: ubuntu-latest

    steps:
    - uses: actions/checkout@v2
    - name: Use Node.js 16
      uses: actions/setup-node@v2
      with:
        node-version: '16.x'
    - name: Install dependencies
      run: npm install
    - name: Run tests with coverage
      run: npm test -- --coverage
    - name: Upload coverage to Codecov
      uses: codecov/codecov-action@v2
      with:
        token: ${{ secrets.CODECOV_TOKEN }} # Required if the repository is private
        fail_ci_if_error: true
        verbose: true

            

              
                Copy
              
            
          

Уверете се, че сте задали тайната `CODECOV_TOKEN` в настройките на вашето GitHub хранилище, ако използвате частно хранилище.

Често срещани капани при покритието на кода и как да ги избегнем

Въпреки че покритието на кода е ценен инструмент, е важно да сте наясно с неговите ограничения и потенциални капани. Ето някои често срещани грешки, които трябва да избягвате:

• Игнориране на области с ниско покритие: Лесно е да се съсредоточите върху увеличаването на общото покритие и да пренебрегнете конкретни области с постоянно ниско покритие. Тези области често съдържат сложна логика или крайни случаи, които са трудни за тестване. Дайте приоритет на подобряването на покритието в тези области, дори ако това изисква повече усилия.
• Писане на тривиални тестове: Писането на тестове, които просто изпълняват код, без да правят смислени проверки, може изкуствено да надуе покритието, без всъщност да подобрява качеството на кода. Фокусирайте се върху писането на тестове, които проверяват коректността на поведението на кода при различни условия.
• Нетестване на обработката на грешки: Кодът за обработка на грешки често е труден за тестване, но е от решаващо значение за осигуряване на стабилността на вашето приложение. Пишете тестове, които симулират условия за грешки и проверяват дали вашият код ги обработва грациозно (напр. чрез хвърляне на изключения, регистриране на грешки или показване на информативни съобщения).
• Разчитане единствено на модулни тестове: Модулните тестове са важни за проверката на коректността на отделните модули, но те не гарантират, че модулите ще работят правилно заедно в интегрирана система. Допълнете вашите модулни тестове с интеграционни тестове и E2E тестове, за да се уверите, че вашето приложение функционира като цяло.
• Игнориране на сложността на кода: Покритието на кода не взема предвид сложността на тествания код. Една проста функция с високо покритие може да бъде по-малко рискова от сложна функция със същото покритие. Използвайте инструменти за статичен анализ, за да идентифицирате области от вашия код, които са особено сложни и изискват по-обстойно тестване.
• Третиране на покритието като цел, а не като инструмент: Покритието на кода трябва да се използва като инструмент, който да ръководи вашите усилия за тестване, а не като самоцел. Не се стремете сляпо към 100% покритие, ако това означава да жертвате качеството или релевантността на вашите тестове. Фокусирайте се върху писането на смислени тестове, които предоставят реална стойност, дори ако това означава да приемете малко по-ниско покритие.

Отвъд числата: Качествени аспекти на тестването

Въпреки че количествените метрики като покритието на кода са безспорно полезни, е от решаващо значение да се помнят качествените аспекти на тестването на софтуер. Покритието на кода ви казва какъв код се изпълнява, но не ви казва колко добре се тества този код.

Дизайн на тестовете: Качеството на вашите тестове е по-важно от количеството. Добре проектираните тестове са фокусирани, независими, повтаряеми и покриват широк спектър от сценарии, включително крайни случаи, гранични условия и условия за грешки. Лошо проектираните тестове могат да бъдат крехки, ненадеждни и да създават фалшиво чувство за сигурност.

Тестваемост: Код, който е труден за тестване, често е знак за лош дизайн. Стремете се да пишете код, който е модулен, развързан и лесен за изолиране за тестване. Използвайте инжектиране на зависимости, симулиране и други техники, за да подобрите тестваемостта на вашия код.

Култура на екипа: Силната култура на тестване е от съществено значение за изграждането на висококачествен софтуер. Насърчавайте разработчиците да пишат тестове рано и често, да третират тестовете като пълноправни граждани в кодовата база и непрекъснато да подобряват уменията си за тестване.

Заключение

Покритието на кода на JavaScript модули е мощен инструмент за подобряване на качеството и надеждността на вашия код. Като разбирате ключовите метрики, използвате правилните инструменти и следвате най-добрите практики, можете да използвате покритието на кода, за да идентифицирате нетествани области, да намалите риска от грешки и да улесните рефакторирането. Важно е обаче да помните, че покритието на кода е само една метрика сред много други и трябва да се използва като ръководство, а не като абсолютно правило. Фокусирайте се върху писането на смислени тестове, които обстойно упражняват вашия код и покриват важни крайни случаи, и интегрирайте покритието на кода във вашия CI/CD процес, за да се уверите, че вашият код отговаря на определен стандарт за качество, преди да бъде внедрен в производствена среда. Като балансирате количествените метрики с качествени съображения, можете да създадете стабилна и ефективна стратегия за тестване, която доставя висококачествени JavaScript модули.

Чрез прилагането на стабилни практики за тестване, включително покритие на кода, екипи по целия свят могат да подобрят качеството на софтуера, да намалят разходите за разработка и да увеличат удовлетвореността на потребителите. Възприемането на глобално мислене при разработването и тестването на софтуер гарантира, че приложението отговаря на разнообразните нужди на международната аудитория.