Strategier for JavaScript-test: Implementering af egenskabsbaseret test

Test er en integreret del af softwareudvikling, der sikrer pålideligheden og robustheden af vores applikationer. Mens enhedstests fokuserer på specifikke inputs og forventede outputs, tilbyder egenskabsbaseret test (PBT) en mere omfattende tilgang ved at verificere, at din kode overholder foruddefinerede egenskaber på tværs af et bredt udvalg af automatisk genererede inputs. Dette blogindlæg dykker ned i verdenen af egenskabsbaseret test i JavaScript og udforsker dens fordele, implementeringsteknikker og populære biblioteker.

Hvad er egenskabsbaseret test?

Egenskabsbaseret test, også kendt som generativ test, flytter fokus fra at teste individuelle eksempler til at verificere egenskaber, der bør gælde for en række inputs. I stedet for at skrive tests, der hævder specifikke outputs for specifikke inputs, definerer du egenskaber, der beskriver den forventede adfærd af din kode. PBT-frameworket genererer derefter et stort antal tilfældige inputs og kontrollerer, om egenskaberne holder stik for dem alle. Hvis en egenskab overtrædes, forsøger frameworket at formindske inputtet for at finde det mindste fejleksempel, hvilket gør fejlfinding lettere.

Forestil dig, at du tester en sorteringsfunktion. I stedet for at teste med et par håndplukkede arrays, kan du definere en egenskab som "Længden af det sorterede array er lig med længden af det oprindelige array" eller "Alle elementer i det sorterede array er større end eller lig med det forrige element." PBT-frameworket vil derefter generere talrige arrays af varierende størrelser og indhold og sikre, at din sorteringsfunktion opfylder disse egenskaber på tværs af en bred vifte af scenarier.

Fordele ved egenskabsbaseret test

• Forøget testdækning: PBT udforsker et meget bredere spektrum af inputs end traditionelle enhedstests og afdækker kanttilfælde og uventede scenarier, som du måske ikke har overvejet manuelt.
• Forbedret kodekvalitet: At definere egenskaber tvinger dig til at tænke dybere over den tilsigtede adfærd af din kode, hvilket fører til en bedre forståelse af problemdomænet og en mere robust implementering.
• Reduceret vedligeholdelsesomkostninger: Egenskabsbaserede tests er mere modstandsdygtige over for kodeændringer end eksempelbaserede tests. Hvis du refaktorerer din kode, men bevarer de samme egenskaber, vil PBT-testene fortsat bestå, hvilket giver dig tillid til, at dine ændringer ikke har introduceret nogen regressioner.
• Nemmere fejlfinding: Når en egenskab fejler, giver PBT-frameworket et minimalt fejleksempel, hvilket gør det lettere at identificere den grundlæggende årsag til fejlen.
• Bedre dokumentation: Egenskaber fungerer som en form for eksekverbar dokumentation, der klart skitserer den forventede adfærd af din kode.

Implementering af egenskabsbaseret test i JavaScript

Flere JavaScript-biblioteker letter egenskabsbaseret test. To populære valg er jsverify og fast-check. Lad os udforske, hvordan man bruger hver af dem med praktiske eksempler.

Brug af jsverify

jsverify er et kraftfuldt og veletableret bibliotek til egenskabsbaseret test i JavaScript. Det giver et rigt sæt af generatorer til at skabe tilfældige data, samt et bekvemt API til at definere og køre egenskaber.

Installation:

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Eksempel: Test af en additionsfunktion

Lad os sige, vi har en simpel additionsfunktion:

            function add(a, b) {
  return a + b;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vi kan bruge jsverify til at definere en egenskab, der siger, at addition er kommutativ (a + b = b + a):

            const jsc = require('jsverify');

jsc.property('addition is commutative', 'number', 'number', function(a, b) {
  return add(a, b) === add(b, a);
});

            

              
                Copy
              
            
          

I dette eksempel:

• jsc.property definerer en egenskab med et beskrivende navn.
• 'number', 'number' specificerer, at egenskaben skal testes med tilfældige tal som inputs for a og b. jsverify tilbyder en bred vifte af indbyggede generatorer for forskellige datatyper.
• Funktionen function(a, b) { ... } definerer selve egenskaben. Den tager de genererede inputs a og b og returnerer true, hvis egenskaben holder, og false ellers.

Når du kører denne test, vil jsverify generere hundredvis af tilfældige talpar og kontrollere, om den kommutative egenskab gælder for dem alle. Hvis den finder et modeksempel, vil den rapportere det fejlende input og forsøge at formindske det til et minimalt eksempel.

Mere komplekst eksempel: Test af en funktion til at vende strenge om

Her er en funktion til at vende strenge om:

            function reverseString(str) {
  return str.split('').reverse().join('');
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere en egenskab, der siger, at hvis man vender en streng om to gange, skal den returnere den oprindelige streng:

            jsc.property('reversing a string twice returns the original string', 'string', function(str) {
  return reverseString(reverseString(str)) === str;
});

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify vil generere tilfældige strenge af varierende længder og indhold og kontrollere, om denne egenskab gælder for dem alle.

Brug af fast-check

fast-check er et andet fremragende egenskabsbaseret testbibliotek til JavaScript. Det er kendt for sin ydeevne og sit fokus på at levere et flydende API til at definere generatorer og egenskaber.

Installation:

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Eksempel: Test af en additionsfunktion

Ved at bruge den samme additionsfunktion som før:

            function add(a, b) {
  return a + b;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere den kommutative egenskab ved hjælp af fast-check:

            const fc = require('fast-check');

fc.assert(
  fc.property(fc.integer(), fc.integer(), (a, b) => {
    return add(a, b) === add(b, a);
  })
);

            

              
                Copy
              
            
          

I dette eksempel:

• fc.assert kører den egenskabsbaserede test.
• fc.property definerer egenskaben.
• fc.integer() specificerer, at egenskaben skal testes med tilfældige heltal som inputs for a og b. fast-check tilbyder også en bred vifte af indbyggede arbitraries (generatorer).
• Lambda-udtrykket (a, b) => { ... } definerer selve egenskaben.

Mere komplekst eksempel: Test af en funktion til at vende strenge om

Ved at bruge den samme funktion til at vende strenge om som før:

            function reverseString(str) {
  return str.split('').reverse().join('');
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere dobbelt-omvendings-egenskaben ved hjælp af fast-check:

            fc.assert(
  fc.property(fc.string(), (str) => {
    return reverseString(reverseString(str)) === str;
  })
);

            

              
                Copy
              
            
          

Valg mellem jsverify og fast-check

Både jsverify og fast-check er fremragende valg til egenskabsbaseret test i JavaScript. Her er en kort sammenligning for at hjælpe dig med at vælge det rigtige bibliotek til dit projekt:

• jsverify: Har en længere historie og en mere omfattende samling af indbyggede generatorer. Det kan være et godt valg, hvis du har brug for specifikke generatorer, der ikke er tilgængelige i fast-check, eller hvis du foretrækker en mere deklarativ stil.
• fast-check: Kendt for sin ydeevne og sit flydende API. Det kan være et bedre valg, hvis ydeevne er kritisk, eller hvis du foretrækker en mere koncis og udtryksfuld stil. Dets 'shrinking'-kapaciteter anses også for at være meget gode.

I sidste ende afhænger det bedste valg af dine specifikke behov og præferencer. Det er værd at eksperimentere med begge biblioteker for at se, hvilket du finder mest behageligt og effektivt.

Strategier for at skrive effektive egenskabsbaserede tests

At skrive effektive egenskabsbaserede tests kræver en anden tankegang end at skrive traditionelle enhedstests. Her er nogle strategier, der kan hjælpe dig med at få mest muligt ud af PBT:

• Fokuser på egenskaber, ikke eksempler: Tænk på de grundlæggende egenskaber, som din kode skal opfylde, i stedet for at fokusere på specifikke input-output-par.
• Start simpelt: Begynd med simple egenskaber, der er nemme at forstå og verificere. Efterhånden som du får mere selvtillid, kan du tilføje mere komplekse egenskaber.
• Brug beskrivende navne: Giv dine egenskaber beskrivende navne, der tydeligt forklarer, hvad de tester.
• Overvej kanttilfælde: Selvom PBT automatisk genererer en bred vifte af inputs, er det stadig vigtigt at overveje potentielle kanttilfælde og sikre, at dine egenskaber dækker dem. Du kan bruge teknikker som betingede egenskaber til at håndtere specielle tilfælde.
• Formindsk fejleksempler: Når en egenskab fejler, skal du være opmærksom på det minimale fejleksempel, som PBT-frameworket giver. Dette eksempel giver ofte værdifulde spor om den grundlæggende årsag til fejlen.
• Kombiner med enhedstests: PBT er ikke en erstatning for enhedstests, men snarere et supplement til dem. Brug enhedstests til at verificere specifikke scenarier og kanttilfælde, og brug PBT til at sikre, at din kode opfylder generelle egenskaber på tværs af en bred vifte af inputs.
• Egenskabsgranularitet: Overvej granulariteten af dine egenskaber. Er de for brede, kan en fejl være svær at diagnosticere. Er de for snævre, skriver du reelt enhedstests. At finde den rette balance er nøglen.

Avancerede teknikker inden for egenskabsbaseret test

Når du er fortrolig med det grundlæggende i egenskabsbaseret test, kan du udforske nogle avancerede teknikker for yderligere at forbedre din teststrategi:

• Betingede egenskaber: Brug betingede egenskaber til at teste adfærd, der kun gælder under visse betingelser. For eksempel vil du måske teste en egenskab, der kun gælder, når inputtet er et positivt tal.
• Brugerdefinerede generatorer: Opret brugerdefinerede generatorer for at generere data, der er specifikke for dit applikationsdomæne. Dette giver dig mulighed for at teste din kode med mere realistiske og relevante inputs.
• Tilstandsbaseret test (Stateful Testing): Brug tilstandsbaserede testteknikker til at verificere adfærden af tilstandsfulde systemer, såsom endelige tilstandsmaskiner eller reaktive applikationer. Dette indebærer at definere egenskaber, der beskriver, hvordan systemets tilstand skal ændre sig som reaktion på forskellige handlinger.
• Integrationstest: Selvom PBT primært bruges til enhedstest, kan principperne anvendes på integrationstests. Definer egenskaber, der skal gælde på tværs af forskellige moduler eller komponenter i din applikation.
• Fuzzing: Egenskabsbaseret test kan bruges som en form for fuzzing, hvor du genererer tilfældige, potentielt ugyldige inputs for at afdække sikkerhedssårbarheder eller uventet adfærd.

Eksempler på tværs af forskellige domæner

Egenskabsbaseret test kan anvendes på en bred vifte af domæner. Her er nogle eksempler:

• Matematiske funktioner: Test egenskaber som kommutativitet, associativitet og distributivitet for matematiske operationer.
• Datastrukturer: Verificer egenskaber som bevarelse af rækkefølge i en sorteret liste eller det korrekte antal elementer i en samling.
• Strengmanipulation: Test egenskaber som omvending af strenge, korrektheden af matching med regulære udtryk eller gyldigheden af URL-parsing.
• API-integrationer: Verificer egenskaber som idempotens af API-kald eller konsistensen af data på tværs af forskellige systemer.
• Webapplikationer: Test egenskaber som korrektheden af formularvalidering eller tilgængeligheden af websider. For eksempel at kontrollere, at alle billeder har alt-tekst.
• Spiludvikling: Test egenskaber som den forudsigelige adfærd af spilfysik, den korrekte pointmekanisme eller den fair fordeling af tilfældigt genereret indhold. Overvej at teste AI-beslutningstagning under forskellige scenarier.
• Finansielle applikationer: At teste, at saldoopdateringer altid er nøjagtige efter forskellige typer transaktioner (indskud, hævninger, overførsler), er afgørende i finansielle systemer. Egenskaber ville håndhæve, at den samlede værdi bevares og tildeles korrekt.

Eksempel på internationalisering (i18n): Når man arbejder med internationalisering, kan egenskaber sikre, at funktioner håndterer forskellige lokaliteter korrekt. For eksempel, når du formaterer tal eller datoer, kan du kontrollere egenskaber som: * Det formaterede tal eller dato er korrekt formateret for den angivne lokalitet. * Det formaterede tal eller dato kan parses tilbage til sin oprindelige værdi, mens nøjagtigheden bevares.

Eksempel på globalisering (g11n): Når man arbejder med oversættelser, kan egenskaber hjælpe med at opretholde konsistens og nøjagtighed. For eksempel: * Længden af den oversatte streng er rimeligt tæt på længden af den oprindelige streng (for at undgå overdreven udvidelse eller afkortning). * Den oversatte streng indeholder de samme pladsholdere eller variabler som den oprindelige streng.

Almindelige faldgruber at undgå

• Trivielle egenskaber: Undgå egenskaber, der altid er sande, uanset hvilken kode der testes. Disse egenskaber giver ingen meningsfuld information.
• Overdrevent komplekse egenskaber: Undgå egenskaber, der er for komplekse at forstå eller verificere. Opdel komplekse egenskaber i mindre, mere håndterbare.
• Ignorering af kanttilfælde: Sørg for, at dine egenskaber dækker potentielle kanttilfælde og grænsebetingelser.
• Fejltolkning af modeksempler: Analyser omhyggeligt de minimale fejleksempler, som PBT-frameworket giver, for at forstå den grundlæggende årsag til fejlen. Drag ikke forhastede konklusioner eller lav antagelser.
• At betragte PBT som en patentløsning: PBT er et kraftfuldt værktøj, men det er ikke en erstatning for omhyggeligt design, kodegennemgang og andre testteknikker. Brug PBT som en del af en omfattende teststrategi.

Konklusion

Egenskabsbaseret test er en værdifuld teknik til at forbedre kvaliteten og pålideligheden af din JavaScript-kode. Ved at definere egenskaber, der beskriver den forventede adfærd af din kode, og lade PBT-frameworket generere en bred vifte af inputs, kan du afdække skjulte fejl og kanttilfælde, som du måske ville have overset med traditionelle enhedstests. Biblioteker som jsverify og fast-check gør det nemt at implementere PBT i dine JavaScript-projekter. Omfavn PBT som en del af din teststrategi og høst fordelene ved øget testdækning, forbedret kodekvalitet og reducerede vedligeholdelsesomkostninger. Husk at fokusere på at definere meningsfulde egenskaber, overveje kanttilfælde og omhyggeligt analysere fejleksempler for at få mest muligt ud af denne kraftfulde teknik. Med øvelse og erfaring bliver du en mester i egenskabsbaseret test og bygger mere robuste og pålidelige JavaScript-applikationer.

Yderligere ressourcer

• jsverify Dokumentation
• fast-check Dokumentation
• Hypothesis (Python PBT-bibliotek) - Koncepterne gælder på tværs af sprog
• Egenskabsbaseret test i JavaScript (Video)