بر توسعه آزمونمحور (TDD) در جاوا اسکریپت مسلط شوید. این راهنمای جامع چرخه قرمز-سبز-بازسازی، پیادهسازی عملی با Jest و بهترین شیوهها برای توسعه مدرن را پوشش میدهد.
توسعه آزمونمحور در جاوا اسکریپت: راهنمای جامع برای توسعهدهندگان جهانی
این سناریو را تصور کنید: به شما وظیفه داده شده تا بخش حساسی از کد را در یک سیستم بزرگ و قدیمی تغییر دهید. احساس ترس میکنید. آیا تغییر شما بخش دیگری را خراب خواهد کرد؟ چگونه میتوانید مطمئن باشید که سیستم هنوز طبق انتظار کار میکند؟ این ترس از تغییر، یک بیماری شایع در توسعه نرمافزار است که اغلب به پیشرفت کند و برنامههای شکننده منجر میشود. اما اگر راهی برای ساخت نرمافزار با اطمینان وجود داشت، راهی که یک شبکه ایمنی ایجاد کند تا خطاها را قبل از رسیدن به محیط پروداکشن شناسایی کند؟ این همان وعده توسعه آزمونمحور (TDD) است.
TDD صرفاً یک تکنیک تستنویسی نیست؛ بلکه یک رویکرد منضبط برای طراحی و توسعه نرمافزار است. این رویکرد، مدل سنتی «کد بنویس، سپس تست کن» را معکوس میکند. با TDD، شما یک تست مینویسید که قبل از نوشتن کد اصلی برای پاس کردن آن، شکست میخورد. این وارونگی ساده، پیامدهای عمیقی برای کیفیت کد، طراحی و قابلیت نگهداری دارد. این راهنما نگاهی جامع و عملی به پیادهسازی TDD در جاوا اسکریپت خواهد داشت که برای مخاطبان جهانی از توسعهدهندگان حرفهای طراحی شده است.
توسعه آزمونمحور (TDD) چیست؟
در هسته خود، توسعه آزمونمحور یک فرآیند توسعه است که بر تکرار یک چرخه توسعه بسیار کوتاه تکیه دارد. به جای نوشتن ویژگیها و سپس تست کردن آنها، TDD اصرار دارد که تست ابتدا نوشته شود. این تست به ناچار شکست خواهد خورد زیرا ویژگی هنوز وجود ندارد. وظیفه توسعهدهنده این است که سادهترین کد ممکن را برای پاس کردن آن تست خاص بنویسد. پس از پاس شدن تست، کد تمیز و بهبود داده میشود. این حلقه بنیادین به عنوان چرخه «قرمز-سبز-بازسازی» شناخته میشود.
ریتم TDD: قرمز-سبز-بازسازی
این چرخه سهمرحلهای، تپش قلب TDD است. درک و تمرین این ریتم برای تسلط بر این تکنیک اساسی است.
- 🔴 قرمز — نوشتن یک تست شکستخورده: شما با نوشتن یک تست خودکار برای یک قابلیت جدید شروع میکنید. این تست باید تعریف کند که شما میخواهید کد چه کاری انجام دهد. از آنجایی که هنوز هیچ کد پیادهسازی ننوشتهاید، این تست قطعاً شکست خواهد خورد. یک تست شکستخورده یک مشکل نیست؛ بلکه پیشرفت است. این ثابت میکند که تست به درستی کار میکند (میتواند شکست بخورد) و یک هدف واضح و مشخص برای مرحله بعد تعیین میکند.
- 🟢 سبز — نوشتن سادهترین کد برای پاس شدن: هدف شما اکنون واحد است: تست را پاس کنید. شما باید حداقل مقدار مطلق کد اصلی مورد نیاز برای تبدیل تست از قرمز به سبز را بنویسید. این ممکن است غیرمنطقی به نظر برسد؛ کد ممکن است زیبا یا کارآمد نباشد. اشکالی ندارد. تمرکز در اینجا صرفاً بر برآورده کردن نیازمندی تعریف شده توسط تست است.
- 🔵 بازسازی — بهبود کد: حالا که یک تست پاسشده دارید، یک شبکه ایمنی در اختیار دارید. شما میتوانید با اطمینان کد خود را تمیز و بهبود دهید بدون اینکه ترسی از شکستن عملکرد داشته باشید. اینجاست که شما به code smellها رسیدگی میکنید، تکرار را حذف میکنید، وضوح را بهبود میبخشید و عملکرد را بهینه میکنید. شما میتوانید مجموعه تست خود را در هر نقطه از فرآیند بازسازی اجرا کنید تا مطمئن شوید هیچ رگرسیونی ایجاد نکردهاید. پس از بازسازی، همه تستها باید همچنان سبز باشند.
هنگامی که چرخه برای یک بخش کوچک از عملکرد کامل شد، شما دوباره با یک تست شکستخورده جدید برای بخش بعدی شروع میکنید.
سه قانون TDD
رابرت سی. مارتین (که اغلب با نام «عمو باب» شناخته میشود)، یکی از چهرههای کلیدی در جنبش نرمافزار چابک، سه قانون ساده را تعریف کرد که انضباط TDD را مدون میکنند:
- شما مجاز به نوشتن هیچ کد اصلی نیستید، مگر اینکه برای پاس کردن یک تست واحد شکستخورده باشد.
- شما مجاز به نوشتن بیش از آن مقدار از یک تست واحد که برای شکست خوردن کافی است، نیستید؛ و خطاهای کامپایل نیز شکست محسوب میشوند.
- شما مجاز به نوشتن بیش از آن مقدار از کد اصلی که برای پاس کردن همان یک تست واحد شکستخورده کافی است، نیستید.
پیروی از این قوانین شما را به چرخه قرمز-سبز-بازسازی وادار میکند و تضمین میکند که ۱۰۰٪ کد اصلی شما برای برآورده کردن یک نیازمندی خاص و تستشده نوشته شده است.
چرا باید TDD را اتخاذ کنید؟ توجیه تجاری جهانی
در حالی که TDD مزایای بیشماری برای توسعهدهندگان فردی دارد، قدرت واقعی آن در سطح تیم و کسبوکار، به ویژه در محیطهای توزیعشده جهانی، محقق میشود.
- افزایش اطمینان و سرعت: یک مجموعه تست جامع به عنوان یک شبکه ایمنی عمل میکند. این به تیمها اجازه میدهد تا با اطمینان ویژگیهای جدیدی اضافه کنند یا ویژگیهای موجود را بازسازی کنند، که منجر به سرعت توسعه پایدار بالاتر میشود. شما زمان کمتری را برای تست رگرسیون دستی و دیباگ کردن و زمان بیشتری را برای ارائه ارزش صرف میکنید.
- بهبود طراحی کد: نوشتن تستها در ابتدا شما را وادار میکند تا در مورد نحوه استفاده از کدتان فکر کنید. شما اولین مصرفکننده API خود هستید. این به طور طبیعی به نرمافزار با طراحی بهتر با ماژولهای کوچکتر، متمرکزتر و تفکیک واضحتر مسئولیتها منجر میشود.
- مستندات زنده: برای یک تیم جهانی که در مناطق زمانی و فرهنگهای مختلف کار میکند، مستندات واضح حیاتی است. یک مجموعه تست خوب نوشته شده، نوعی مستندات زنده و قابل اجرا است. یک توسعهدهنده جدید میتواند تستها را بخواند تا دقیقاً بفهمد یک قطعه کد قرار است چه کاری انجام دهد و در سناریوهای مختلف چگونه رفتار میکند. برخلاف مستندات سنتی، هرگز نمیتواند منسوخ شود.
- کاهش هزینه کل مالکیت (TCO): باگهایی که در مراحل اولیه چرخه توسعه شناسایی میشوند، به طور تصاعدی ارزانتر از آنهایی هستند که در محیط پروداکشن پیدا میشوند. TDD یک سیستم قوی ایجاد میکند که نگهداری و توسعه آن در طول زمان آسانتر است و هزینه کل مالکیت (TCO) نرمافزار را در بلندمدت کاهش میدهد.
راهاندازی محیط TDD جاوا اسکریپت شما
برای شروع کار با TDD در جاوا اسکریپت، به چند ابزار نیاز دارید. اکوسیستم مدرن جاوا اسکریپت انتخابهای عالی ارائه میدهد.
اجزای اصلی یک پشته تست
- اجراکننده تست (Test Runner): برنامهای که تستهای شما را پیدا و اجرا میکند. این برنامه ساختار (مانند بلوکهای `describe` و `it`) را فراهم میکند و نتایج را گزارش میدهد. Jest و Mocha دو انتخاب محبوبترین هستند.
- کتابخانه تایید (Assertion Library): ابزاری که توابعی را برای تأیید اینکه کد شما طبق انتظار رفتار میکند، فراهم میکند. این به شما امکان میدهد عباراتی مانند `expect(result).toBe(true)` بنویسید. Chai یک کتابخانه مستقل محبوب است، در حالی که Jest کتابخانه تایید قدرتمند خود را شامل میشود.
- کتابخانه شبیهسازی (Mocking Library): ابزاری برای ایجاد «جعل» از وابستگیها، مانند فراخوانیهای API یا اتصالات پایگاه داده. این به شما امکان میدهد کد خود را به صورت ایزوله تست کنید. Jest قابلیتهای شبیهسازی داخلی بسیار خوبی دارد.
به دلیل سادگی و ماهیت یکپارچه آن، ما از Jest برای مثالهای خود استفاده خواهیم کرد. این یک انتخاب عالی برای تیمهایی است که به دنبال یک تجربه «بدون پیکربندی» هستند.
راهاندازی گام به گام با Jest
بیایید یک پروژه جدید برای TDD راهاندازی کنیم.
۱. پروژه خود را مقداردهی اولیه کنید: ترمینال خود را باز کرده و یک دایرکتوری پروژه جدید ایجاد کنید.
mkdir js-tdd-project
cd js-tdd-project
npm init -y
۲. نصب Jest: Jest را به عنوان یک وابستگی توسعه (development dependency) به پروژه خود اضافه کنید.
npm install --save-dev jest
۳. پیکربندی اسکریپت تست: فایل `package.json` خود را باز کنید. بخش `"scripts"` را پیدا کرده و اسکریپت `"test"` را اصلاح کنید. همچنین بسیار توصیه میشود که یک اسکریپت `"test:watch"` اضافه کنید که برای گردش کار TDD بسیار ارزشمند است.
"scripts": {
"test": "jest",
"test:watch": "jest --watchAll"
}
فلگ `--watchAll` به Jest میگوید که هر زمان فایلی ذخیره شد، تستها را به طور خودکار دوباره اجرا کند. این بازخورد فوری را فراهم میکند که برای چرخه قرمز-سبز-بازسازی عالی است.
تمام شد! محیط شما آماده است. Jest به طور خودکار فایلهای تستی را که `*.test.js`، `*.spec.js` نام دارند یا در دایرکتوری `__tests__` قرار دارند، پیدا میکند.
TDD در عمل: ساخت یک ماژول `CurrencyConverter`
بیایید چرخه TDD را برای یک مسئله عملی و قابل درک جهانی به کار ببریم: تبدیل پول بین ارزها. ما یک ماژول `CurrencyConverter` را گام به گام خواهیم ساخت.
تکرار ۱: تبدیل ساده با نرخ ثابت
🔴 قرمز: اولین تست شکستخورده را بنویسید
اولین نیازمندی ما تبدیل یک مقدار مشخص از یک ارز به ارز دیگر با استفاده از یک نرخ ثابت است. یک فایل جدید به نام `CurrencyConverter.test.js` ایجاد کنید.
// CurrencyConverter.test.js
const CurrencyConverter = require('./CurrencyConverter');
describe('CurrencyConverter', () => {
it('should convert an amount from USD to EUR correctly', () => {
// آمادهسازی
const amount = 10; // 10 دلار آمریکا
const expected = 9.2; // با فرض نرخ ثابت 1 دلار آمریکا = 0.92 یورو
// اجرا
const result = CurrencyConverter.convert(amount, 'USD', 'EUR');
// تایید
expect(result).toBe(expected);
});
});
حالا، ناظر تست را از ترمینال خود اجرا کنید:
npm run test:watch
تست به طرز چشمگیری شکست خواهد خورد. Jest چیزی شبیه به `TypeError: Cannot read properties of undefined (reading 'convert')` گزارش خواهد داد. این وضعیت قرمز ماست. تست شکست میخورد زیرا `CurrencyConverter` وجود ندارد.
🟢 سبز: سادهترین کد را برای پاس شدن بنویسید
حالا، بیایید تست را پاس کنیم. `CurrencyConverter.js` را ایجاد کنید.
// CurrencyConverter.js
const rates = {
USD: {
EUR: 0.92
}
};
const CurrencyConverter = {
convert(amount, from, to) {
return amount * rates[from][to];
}
};
module.exports = CurrencyConverter;
به محض ذخیره این فایل، Jest تست را دوباره اجرا میکند و سبز میشود. ما حداقل کد مطلق را برای برآورده کردن نیازمندی تست نوشتهایم.
🔵 بازسازی: کد را بهبود دهید
کد ساده است، اما از همین حالا میتوانیم به بهبودها فکر کنیم. شیء تودرتوی `rates` کمی خشک است. فعلاً به اندازه کافی تمیز است. مهمترین چیز این است که ما یک ویژگی کارا داریم که توسط یک تست محافظت میشود. بیایید به نیازمندی بعدی برویم.
تکرار ۲: مدیریت ارزهای ناشناخته
🔴 قرمز: یک تست برای ارز نامعتبر بنویسید
چه اتفاقی باید بیفتد اگر سعی کنیم به ارزی تبدیل کنیم که نمیشناسیم؟ احتمالاً باید یک خطا پرتاب کند. بیایید این رفتار را در یک تست جدید در `CurrencyConverter.test.js` تعریف کنیم.
// در CurrencyConverter.test.js، داخل بلوک describe
it('should throw an error for unknown currencies', () => {
// آمادهسازی
const amount = 10;
// اجرا و تایید
// ما فراخوانی تابع را در یک تابع پیکانی (arrow function) قرار میدهیم تا toThrow در Jest کار کند.
expect(() => {
CurrencyConverter.convert(amount, 'USD', 'XYZ');
}).toThrow('Unknown currency: XYZ');
});
فایل را ذخیره کنید. اجراکننده تست بلافاصله یک شکست جدید را نشان میدهد. قرمز است زیرا کد ما خطا پرتاب نمیکند؛ بلکه سعی میکند به `rates['USD']['XYZ']` دسترسی پیدا کند که منجر به `TypeError` میشود. تست جدید ما به درستی این نقص را شناسایی کرده است.
🟢 سبز: تست جدید را پاس کنید
بیایید `CurrencyConverter.js` را برای اضافه کردن اعتبارسنجی تغییر دهیم.
// CurrencyConverter.js
const rates = {
USD: {
EUR: 0.92,
GBP: 0.80
},
EUR: {
USD: 1.08
}
};
const CurrencyConverter = {
convert(amount, from, to) {
if (!rates[from] || !rates[from][to]) {
// برای پیام خطای بهتر، مشخص کنید کدام ارز ناشناخته است
const unknownCurrency = !rates[from] ? from : to;
throw new Error(`Unknown currency: ${unknownCurrency}`);
}
return amount * rates[from][to];
}
};
module.exports = CurrencyConverter;
فایل را ذخیره کنید. هر دو تست اکنون پاس میشوند. ما به وضعیت سبز برگشتیم.
🔵 بازسازی: آن را تمیز کنید
تابع `convert` ما در حال رشد است. منطق اعتبارسنجی با محاسبه مخلوط شده است. ما میتوانیم اعتبارسنجی را به یک تابع خصوصی جداگانه استخراج کنیم تا خوانایی را بهبود ببخشیم، اما در حال حاضر، هنوز قابل مدیریت است. نکته کلیدی این است که ما آزادی انجام این تغییرات را داریم زیرا تستهای ما به ما خواهند گفت که آیا چیزی را خراب کردهایم یا نه.
تکرار ۳: واکشی ناهمزمان نرخها
کدنویسی سخت نرخها واقعبینانه نیست. بیایید ماژول خود را بازسازی کنیم تا نرخها را از یک API خارجی (شبیهسازی شده) واکشی کند.
🔴 قرمز: یک تست ناهمزمان بنویسید که یک فراخوانی API را شبیهسازی میکند
ابتدا، باید مبدل خود را بازسازی کنیم. اکنون باید یک کلاس باشد که بتوانیم آن را نمونهسازی کنیم، شاید با یک کلاینت API. همچنین باید API `fetch` را شبیهسازی کنیم. Jest این کار را آسان میکند.
بیایید فایل تست خود را برای سازگاری با این واقعیت جدید و ناهمزمان بازنویسی کنیم. ما با تست کردن دوباره مسیر موفقیتآمیز شروع میکنیم.
// CurrencyConverter.test.js
const CurrencyConverter = require('./CurrencyConverter');
// وابستگی خارجی را شبیهسازی (mock) میکنیم
global.fetch = jest.fn();
beforeEach(() => {
// تاریخچه mock را قبل از هر تست پاک میکنیم
fetch.mockClear();
});
describe('CurrencyConverter', () => {
it('should fetch rates and convert correctly', async () => {
// آمادهسازی
// پاسخ موفق API را شبیهسازی میکنیم
fetch.mockResolvedValueOnce({
json: () => Promise.resolve({ rates: { EUR: 0.92 } })
});
const converter = new CurrencyConverter('https://api.exchangerates.com');
const amount = 10; // 10 دلار آمریکا
// اجرا
const result = await converter.convert(amount, 'USD', 'EUR');
// تایید
expect(result).toBe(9.2);
expect(fetch).toHaveBeenCalledTimes(1);
expect(fetch).toHaveBeenCalledWith('https://api.exchangerates.com/latest?base=USD');
});
// ما همچنین تستهایی برای شکستهای API و غیره اضافه خواهیم کرد.
});
اجرای این کد منجر به دریایی از قرمز خواهد شد. `CurrencyConverter` قدیمی ما یک کلاس نیست، متد `async` ندارد و از `fetch` استفاده نمیکند.
🟢 سبز: منطق ناهمزمان را پیادهسازی کنید
حالا، بیایید `CurrencyConverter.js` را برای برآورده کردن نیازمندیهای تست بازنویسی کنیم.
// CurrencyConverter.js
class CurrencyConverter {
constructor(apiUrl) {
this.apiUrl = apiUrl;
}
async convert(amount, from, to) {
const response = await fetch(`${this.apiUrl}/latest?base=${from}`);
if (!response.ok) {
throw new Error('Failed to fetch exchange rates.');
}
const data = await response.json();
const rate = data.rates[to];
if (!rate) {
throw new Error(`Unknown currency: ${to}`);
}
// گرد کردن ساده برای جلوگیری از مشکلات ممیز شناور در تستها
const convertedAmount = amount * rate;
return parseFloat(convertedAmount.toFixed(2));
}
}
module.exports = CurrencyConverter;
وقتی ذخیره میکنید، تست باید سبز شود. توجه داشته باشید که ما همچنین منطق گرد کردن را برای مدیریت عدم دقتهای ممیز شناور اضافه کردیم، یک مسئله رایج در محاسبات مالی.
🔵 بازسازی: کد ناهمزمان را بهبود دهید
متد `convert` کارهای زیادی انجام میدهد: واکشی، مدیریت خطا، تجزیه و محاسبه. ما میتوانیم این را با ایجاد یک کلاس `RateFetcher` جداگانه که فقط مسئول ارتباط API است، بازسازی کنیم. سپس `CurrencyConverter` ما از این واکشیکننده استفاده میکند. این از اصل مسئولیت واحد پیروی میکند و تست و نگهداری هر دو کلاس را آسانتر میکند. TDD ما را به سمت این طراحی تمیزتر راهنمایی میکند.
الگوهای رایج و ضدالگوهای TDD
همانطور که TDD را تمرین میکنید، الگوهایی را کشف خواهید کرد که به خوبی کار میکنند و ضدالگوهایی که باعث اصطکاک میشوند.
الگوهای خوب برای پیروی
- آمادهسازی، اجرا، تایید (AAA): تستهای خود را در سه بخش واضح ساختار دهید. آمادهسازی (Arrange) تنظیمات خود را، اجرا (Act) با اجرای کد تحت تست، و تایید (Assert) که نتیجه صحیح است. این باعث میشود تستها به راحتی خوانده و درک شوند.
- تست یک رفتار در یک زمان: هر مورد تست باید یک رفتار واحد و خاص را تأیید کند. این باعث میشود که وقتی یک تست شکست میخورد، مشخص باشد چه چیزی خراب شده است.
- استفاده از نامهای توصیفی برای تست: نام تستی مانند `it('باید در صورتی که مقدار منفی باشد، خطا پرتاب کند')` بسیار با ارزشتر از `it('تست ۱')` است.
ضدالگوها برای اجتناب
- تست جزئیات پیادهسازی: تستها باید بر API عمومی («چه چیزی») تمرکز کنند، نه بر پیادهسازی خصوصی («چگونه»). تست کردن متدهای خصوصی باعث شکننده شدن تستهای شما و دشوار شدن بازسازی میشود.
- نادیده گرفتن مرحله بازسازی: این رایجترین اشتباه است. نادیده گرفتن بازسازی منجر به بدهی فنی هم در کد اصلی شما و هم در مجموعه تست شما میشود.
- نوشتن تستهای بزرگ و کند: تستهای واحد باید سریع باشند. اگر به پایگاههای داده واقعی، فراخوانیهای شبکه یا سیستمهای فایل وابسته باشند، کند و غیرقابل اعتماد میشوند. از mockها و stubها برای ایزوله کردن واحدهای خود استفاده کنید.
TDD در چرخه عمر توسعه گستردهتر
TDD در خلاء وجود ندارد. این به زیبایی با شیوههای مدرن چابک و DevOps، به ویژه برای تیمهای جهانی، ادغام میشود.
- TDD و چابک (Agile): یک داستان کاربری یا یک معیار پذیرش از ابزار مدیریت پروژه شما میتواند مستقیماً به مجموعهای از تستهای شکستخورده ترجمه شود. این تضمین میکند که شما دقیقاً همان چیزی را میسازید که کسبوکار نیاز دارد.
- TDD و یکپارچهسازی مداوم/استقرار مداوم (CI/CD): TDD پایه و اساس یک خط لوله CI/CD قابل اعتماد است. هر بار که یک توسعهدهنده کد را پوش میکند، یک سیستم خودکار (مانند GitHub Actions، GitLab CI یا Jenkins) میتواند کل مجموعه تست را اجرا کند. اگر هر تستی شکست بخورد، ساخت متوقف میشود و از رسیدن باگها به محیط پروداکشن جلوگیری میکند. این بازخورد سریع و خودکار را برای کل تیم، صرف نظر از مناطق زمانی، فراهم میکند.
- TDD در مقابل BDD (توسعه رفتارمحور): BDD توسعهای از TDD است که بر همکاری بین توسعهدهندگان، QA و ذینفعان تجاری تمرکز دارد. این از یک قالب زبان طبیعی (Given-When-Then) برای توصیف رفتار استفاده میکند. اغلب، یک فایل ویژگی BDD باعث ایجاد چندین تست واحد به سبک TDD میشود.
نتیجهگیری: سفر شما با TDD
توسعه آزمونمحور چیزی فراتر از یک استراتژی تست است—این یک تغییر پارادایم در نحوه رویکرد ما به توسعه نرمافزار است. این فرهنگ کیفیت، اطمینان و همکاری را پرورش میدهد. چرخه قرمز-سبز-بازسازی یک ریتم ثابت را فراهم میکند که شما را به سمت کد تمیز، قوی و قابل نگهداری هدایت میکند. مجموعه تست حاصل به یک شبکه ایمنی تبدیل میشود که تیم شما را از رگرسیونها محافظت میکند و به مستندات زندهای تبدیل میشود که اعضای جدید را به تیم وارد میکند.
منحنی یادگیری میتواند شیبدار به نظر برسد و سرعت اولیه ممکن است کندتر به نظر برسد. اما سود بلندمدت در کاهش زمان دیباگ، بهبود طراحی نرمافزار و افزایش اعتماد به نفس توسعهدهنده غیرقابل اندازهگیری است. سفر به تسلط بر TDD، سفری از انضباط و تمرین است.
از امروز شروع کنید. یک ویژگی کوچک و غیرحیاتی را در پروژه بعدی خود انتخاب کنید و به این فرآیند متعهد شوید. ابتدا تست را بنویسید. شکست آن را تماشا کنید. آن را پاس کنید. و سپس، مهمتر از همه، بازسازی کنید. اطمینانی را که از یک مجموعه تست سبز به دست میآید تجربه کنید، و به زودی تعجب خواهید کرد که چگونه تا به حال به روش دیگری نرمافزار ساختهاید.