JavaScript-testausstrategiat: Ominaisuuspohjaisen testauksen toteutus

Testaus on olennainen osa ohjelmistokehitystä, ja se varmistaa sovellustemme luotettavuuden ja vankkuuden. Vaikka yksikkötestit keskittyvät tiettyihin syötteisiin ja odotettuihin tuloksiin, ominaisuuspohjainen testaus (PBT) tarjoaa kattavamman lähestymistavan tarkistamalla, että koodisi noudattaa ennalta määriteltyjä ominaisuuksia laajalla joukolla automaattisesti generoituja syötteitä. Tämä blogikirjoitus sukeltaa ominaisuuspohjaisen testauksen maailmaan JavaScriptissä, tutkien sen hyötyjä, toteutustekniikoita ja suosittuja kirjastoja.

Mitä on ominaisuuspohjainen testaus?

Ominaisuuspohjainen testaus, joka tunnetaan myös generatiivisena testauksena, siirtää painopisteen yksittäisten esimerkkien testaamisesta sellaisten ominaisuuksien todentamiseen, joiden tulisi päteä laajalle syötejoukolle. Sen sijaan, että kirjoittaisit testejä, jotka väittävät tiettyjä tuloksia tietyille syötteille, määrittelet ominaisuuksia, jotka kuvaavat koodisi odotettua käyttäytymistä. PBT-kehys generoi sitten suuren määrän satunnaisia syötteitä ja tarkistaa, pitävätkö ominaisuudet paikkansa kaikkien niiden osalta. Jos ominaisuutta rikotaan, kehys yrittää pienentää syötettä löytääkseen pienimmän epäonnistuvan esimerkin, mikä helpottaa virheenjäljitystä.

Kuvittele, että testaat lajittelufunktiota. Sen sijaan, että testaisit muutamalla käsin valitulla taulukolla, voit määritellä ominaisuuden, kuten "Lajitellun taulukon pituus on yhtä suuri kuin alkuperäisen taulukon pituus" tai "Kaikki lajitellun taulukon alkiot ovat suurempia tai yhtä suuria kuin edellinen alkio". PBT-kehys generoi sitten lukuisia erikokoisia ja -sisältöisiä taulukoita varmistaen, että lajittelufunktiosi täyttää nämä ominaisuudet laajassa joukossa skenaarioita.

Ominaisuuspohjaisen testauksen hyödyt

• Parempi testikattavuus: PBT tutkii paljon laajemman joukon syötteitä kuin perinteiset yksikkötestit, paljastaen reunatapauksia ja odottamattomia skenaarioita, joita et ehkä olisi harkinnut manuaalisesti.
• Parempi koodin laatu: Ominaisuuksien määrittely pakottaa sinut ajattelemaan syvällisemmin koodisi tarkoitettua käyttäytymistä, mikä johtaa parempaan ymmärrykseen ongelma-alueesta ja vankempaan toteutukseen.
• Pienemmät ylläpitokustannukset: Ominaisuuspohjaiset testit ovat kestävämpiä koodimuutoksille kuin esimerkkipohjaiset testit. Jos refaktoroit koodiasi mutta säilytät samat ominaisuudet, PBT-testit läpäisevät edelleen, antaen sinulle luottamusta siihen, että muutoksesi eivät ole tuoneet uusia regressioita.
• Helpompi virheenjäljitys: Kun ominaisuus epäonnistuu, PBT-kehys tarjoaa minimaalisen epäonnistuvan esimerkin, mikä helpottaa virheen perimmäisen syyn tunnistamista.
• Parempi dokumentaatio: Ominaisuudet toimivat suoritettavana dokumentaationa, joka kuvaa selkeästi koodisi odotettua käyttäytymistä.

Ominaisuuspohjaisen testauksen toteuttaminen JavaScriptillä

Useat JavaScript-kirjastot helpottavat ominaisuuspohjaista testausta. Kaksi suosittua vaihtoehtoa ovat jsverify ja fast-check. Tutkitaan, kuinka kumpaakin niistä käytetään käytännön esimerkkien avulla.

jsverifyn käyttö

jsverify on tehokas ja vakiintunut kirjasto ominaisuuspohjaiseen testaukseen JavaScriptissä. Se tarjoaa rikkaan joukon generaattoreita satunnaisen datan luomiseen sekä kätevän API:n ominaisuuksien määrittelyyn ja suorittamiseen.

Asennus:

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Esimerkki: Yhteenlaskufunktion testaaminen

Oletetaan, että meillä on yksinkertainen yhteenlaskufunktio:

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

              
                Copy
              
            
          

Voimme käyttää jsverifyä määrittelemään ominaisuuden, joka toteaa, että yhteenlasku on kommutatiivinen (a + b = b + a):

            const jsc = require('jsverify');

jsc.property('yhteenlasku on kommutatiivinen', 'number', 'number', function(a, b) {
  return add(a, b) === add(b, a);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä:

• jsc.property määrittelee ominaisuuden kuvaavalla nimellä.
• 'number', 'number' määrittävät, että ominaisuutta tulee testata satunnaisluvuilla syötteinä a:lle ja b:lle. jsverify tarjoaa laajan valikoiman sisäänrakennettuja generaattoreita eri tietotyypeille.
• Funktio function(a, b) { ... } määrittelee itse ominaisuuden. Se ottaa generoidut syötteet a ja b ja palauttaa true, jos ominaisuus pätee, ja muuten false.

Kun ajat tämän testin, jsverify generoi satoja satunnaisia lukupareja ja tarkistaa, pitääkö kommutatiivinen ominaisuus paikkansa kaikkien niiden osalta. Jos se löytää vastaesimerkin, se raportoi epäonnistuneen syötteen ja yrittää pienentää sen minimaaliseksi esimerkiksi.

Monimutkaisempi esimerkki: Merkkijonon kääntämisfunktion testaaminen

Tässä on merkkijonon kääntämisfunktio:

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

              
                Copy
              
            
          

Voimme määritellä ominaisuuden, joka toteaa, että merkkijonon kääntäminen kahdesti palauttaa alkuperäisen merkkijonon:

            jsc.property('merkkijonon kääntäminen kahdesti palauttaa alkuperäisen', 'string', function(str) {
  return reverseString(reverseString(str)) === str;
});

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify generoi satunnaisia merkkijonoja eri pituuksilla ja sisällöillä ja tarkistaa, pitääkö tämä ominaisuus paikkansa kaikkien niiden osalta.

fast-checkin käyttö

fast-check on toinen erinomainen ominaisuuspohjainen testauskirjasto JavaScriptille. Se on tunnettu suorituskyvystään ja keskittymisestään sujuvan API:n tarjoamiseen generaattoreiden ja ominaisuuksien määrittelyyn.

Asennus:

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Esimerkki: Yhteenlaskufunktion testaaminen

Käyttäen samaa yhteenlaskufunktiota kuin aiemmin:

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

              
                Copy
              
            
          

Voimme määritellä kommutatiivisen ominaisuuden käyttäen fast-checkiä:

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

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

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä:

• fc.assert suorittaa ominaisuuspohjaisen testin.
• fc.property määrittelee ominaisuuden.
• fc.integer() määrittää, että ominaisuutta tulee testata satunnaisilla kokonaisluvuilla syötteinä a:lle ja b:lle. fast-check tarjoaa myös laajan valikoiman sisäänrakennettuja arbitraareja (generaattoreita).
• Lambda-lauseke (a, b) => { ... } määrittelee itse ominaisuuden.

Monimutkaisempi esimerkki: Merkkijonon kääntämisfunktion testaaminen

Käyttäen samaa merkkijonon kääntämisfunktiota kuin aiemmin:

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

              
                Copy
              
            
          

Voimme määritellä kaksoiskääntämisen ominaisuuden käyttäen fast-checkiä:

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

            

              
                Copy
              
            
          

jsverifyn ja fast-checkin välillä valitseminen

Sekä jsverify että fast-check ovat erinomaisia valintoja ominaisuuspohjaiseen testaukseen JavaScriptissä. Tässä lyhyt vertailu, joka auttaa sinua valitsemaan oikean kirjaston projektiisi:

• jsverify: On pidempi historia ja laajempi kokoelma sisäänrakennettuja generaattoreita. Se voi olla hyvä valinta, jos tarvitset tiettyjä generaattoreita, jotka eivät ole saatavilla fast-checkissä, tai jos pidät deklaratiivisemmasta tyylistä.
• fast-check: Tunnetaan suorituskyvystään ja sujuvasta API:staan. Se voi olla parempi valinta, jos suorituskyky on kriittinen, tai jos pidät tiiviimmästä ja ilmaisukykyisemmästä tyylistä. Sen pienennyskykyjä pidetään myös erittäin hyvinä.

Lopulta paras valinta riippuu erityisistä tarpeistasi ja mieltymyksistäsi. Kannattaa kokeilla molempia kirjastoja nähdäksesi, kumpi tuntuu mukavammalta ja tehokkaammalta.

Strategioita tehokkaiden ominaisuuspohjaisten testien kirjoittamiseen

Tehokkaiden ominaisuuspohjaisten testien kirjoittaminen vaatii erilaista ajattelutapaa kuin perinteisten yksikkötestien kirjoittaminen. Tässä on joitakin strategioita, jotka auttavat sinua saamaan PBT:stä kaiken irti:

• Keskity ominaisuuksiin, älä esimerkkeihin: Ajattele koodisi perusominaisuuksia sen sijaan, että keskittyisit tiettyihin syöte-tulos-pareihin.
• Aloita yksinkertaisesta: Aloita yksinkertaisilla ominaisuuksilla, jotka ovat helppoja ymmärtää ja todentaa. Kun saat lisää itseluottamusta, voit lisätä monimutkaisempia ominaisuuksia.
• Käytä kuvaavia nimiä: Anna ominaisuuksillesi kuvaavia nimiä, jotka selittävät selkeästi, mitä ne testaavat.
• Harkitse reunatapauksia: Vaikka PBT generoi automaattisesti laajan joukon syötteitä, on silti tärkeää harkita mahdollisia reunatapauksia ja varmistaa, että ominaisuutesi kattavat ne. Voit käyttää tekniikoita, kuten ehdollisia ominaisuuksia, erityistapausten käsittelyyn.
• Pienennä epäonnistuneet esimerkit: Kun ominaisuus epäonnistuu, kiinnitä huomiota PBT-kehyksen tarjoamaan minimaaliseen epäonnistuneeseen esimerkkiin. Tämä esimerkki antaa usein arvokkaita vihjeitä virheen perimmäisestä syystä.
• Yhdistä yksikkötesteihin: PBT ei korvaa yksikkötestejä, vaan täydentää niitä. Käytä yksikkötestejä tiettyjen skenaarioiden ja reunatapausten todentamiseen, ja käytä PBT:tä varmistaaksesi, että koodisi täyttää yleiset ominaisuudet laajalla syötejoukolla.
• Ominaisuuden tarkkuusaste: Harkitse ominaisuuksiesi tarkkuusastetta. Liian laaja, ja epäonnistumista voi olla vaikea diagnosoida. Liian kapea, ja kirjoitat käytännössä yksikkötestejä. Oikean tasapainon löytäminen on avainasemassa.

Edistyneet ominaisuuspohjaisen testauksen tekniikat

Kun olet sinut ominaisuuspohjaisen testauksen perusteiden kanssa, voit tutustua joihinkin edistyneisiin tekniikoihin testausstrategiasi parantamiseksi entisestään:

• Ehdolliset ominaisuudet: Käytä ehdollisia ominaisuuksia testataksesi käyttäytymistä, joka pätee vain tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi saatat haluta testata ominaisuutta, joka pätee vain, kun syöte on positiivinen luku.
• Mukautetut generaattorit: Luo mukautettuja generaattoreita tuottaaksesi dataa, joka on ominaista sovelluksesi toimialueelle. Tämä mahdollistaa koodisi testaamisen realistisemmilla ja merkityksellisemmillä syötteillä.
• Tilallinen testaus: Käytä tilallisen testauksen tekniikoita todentaaksesi tilallisten järjestelmien, kuten äärellisten tilakoneiden tai reaktiivisten sovellusten, käyttäytymistä. Tämä sisältää sellaisten ominaisuuksien määrittelyn, jotka kuvaavat, miten järjestelmän tilan tulisi muuttua eri toimintojen seurauksena.
• Integraatiotestaus: Vaikka PBT:tä käytetään pääasiassa yksikkötestaukseen, sen periaatteita voidaan soveltaa integraatiotesteihin. Määrittele ominaisuuksia, joiden tulisi päteä sovelluksesi eri moduulien tai komponenttien välillä.
• Fuzzing (sumea testaus): Ominaisuuspohjaista testausta voidaan käyttää fuzzingin muotona, jossa generoidaan satunnaisia, mahdollisesti virheellisiä syötteitä turvallisuushaavoittuvuuksien tai odottamattoman käyttäytymisen paljastamiseksi.

Esimerkkejä eri toimialoilta

Ominaisuuspohjaista testausta voidaan soveltaa monenlaisiin toimialoihin. Tässä on joitakin esimerkkejä:

• Matemaattiset funktiot: Testaa ominaisuuksia, kuten kommutatiivisuus, assosiatiivisuus ja distributiivisuus matemaattisille operaatioille.
• Tietorakenteet: Varmista ominaisuuksia, kuten järjestyksen säilyminen lajitellussa listassa tai oikea alkioiden määrä kokoelmassa.
• Merkkijonojen käsittely: Testaa ominaisuuksia, kuten merkkijonojen kääntäminen, säännöllisten lausekkeiden vastaavuuden oikeellisuus tai URL-osoitteiden jäsentämisen pätevyys.
• API-integraatiot: Varmista ominaisuuksia, kuten API-kutsujen idempotenttisuus tai datan johdonmukaisuus eri järjestelmien välillä.
• Verkkosovellukset: Testaa ominaisuuksia, kuten lomakkeen validoinnin oikeellisuus tai verkkosivujen saavutettavuus. Esimerkiksi, tarkista, että kaikilla kuvilla on alt-teksti.
• Pelinkehitys: Testaa ominaisuuksia, kuten pelifysiikan ennustettava käyttäytyminen, oikea pisteytysmekanismi tai satunnaisesti generoidun sisällön reilu jakautuminen. Harkitse tekoälyn päätöksenteon testaamista eri skenaarioissa.
• Rahoitusalan sovellukset: Sen testaaminen, että saldopäivitykset ovat aina tarkkoja erityyppisten tapahtumien (talletukset, nostot, siirrot) jälkeen, on ratkaisevan tärkeää rahoitusjärjestelmissä. Ominaisuudet varmistaisivat, että kokonaisarvo säilyy ja kohdistetaan oikein.

Kansainvälistämisen (i18n) esimerkki: Kansainvälistämisen yhteydessä ominaisuudet voivat varmistaa, että funktiot käsittelevät eri lokaaleja oikein. Esimerkiksi, kun muotoillaan numeroita tai päivämääriä, voit tarkistaa ominaisuuksia, kuten: * Muotoiltu numero tai päivämäärä on muotoiltu oikein määritetylle lokaalille. * Muotoiltu numero tai päivämäärä voidaan jäsentää takaisin alkuperäiseen arvoonsa tarkkuuden säilyttäen.

Globalisaation (g11n) esimerkki: Käännösten kanssa työskenneltäessä ominaisuudet voivat auttaa ylläpitämään johdonmukaisuutta ja tarkkuutta. Esimerkiksi: * Käännetyn merkkijonon pituus on kohtuullisen lähellä alkuperäisen merkkijonon pituutta (liiallisen laajenemisen tai lyhentymisen välttämiseksi). * Käännetty merkkijono sisältää samat paikkamerkit tai muuttujat kuin alkuperäinen merkkijono.

Yleisimmät vältettävät sudenkuopat

• Triviaaliominaisuudet: Vältä ominaisuuksia, jotka ovat aina tosia riippumatta testattavasta koodista. Nämä ominaisuudet eivät anna mitään merkityksellistä tietoa.
• Liian monimutkaiset ominaisuudet: Vältä ominaisuuksia, jotka ovat liian monimutkaisia ymmärtää tai todentaa. Pilko monimutkaiset ominaisuudet pienempiin, hallittavampiin osiin.
• Reunatapausten huomiotta jättäminen: Varmista, että ominaisuutesi kattavat mahdolliset reunatapaukset ja raja-arvot.
• Vastaesimerkkien väärintulkinta: Analysoi huolellisesti PBT-kehyksen tarjoamat minimaaliset epäonnistuneet esimerkit ymmärtääksesi virheen perimmäisen syyn. Älä tee hätiköityjä johtopäätöksiä tai oletuksia.
• PBT:n pitäminen hopealuotina: PBT on tehokas työkalu, mutta se ei korvaa huolellista suunnittelua, koodikatselmuksia ja muita testaustekniikoita. Käytä PBT:tä osana kattavaa testausstrategiaa.

Yhteenveto

Ominaisuuspohjainen testaus on arvokas tekniikka JavaScript-koodisi laadun ja luotettavuuden parantamiseksi. Määrittelemällä ominaisuuksia, jotka kuvaavat koodisi odotettua käyttäytymistä, ja antamalla PBT-kehyksen generoida laajan joukon syötteitä, voit paljastaa piilotettuja virheitä ja reunatapauksia, jotka olisit saattanut jättää huomiotta perinteisillä yksikkötesteillä. Kirjastot, kuten jsverify ja fast-check, tekevät PBT:n toteuttamisesta helppoa JavaScript-projekteissasi. Ota PBT osaksi testausstrategiaasi ja hyödy paremmasta testikattavuudesta, parantuneesta koodin laadusta ja pienemmistä ylläpitokustannuksista. Muista keskittyä merkityksellisten ominaisuuksien määrittelyyn, harkita reunatapauksia ja analysoida huolellisesti epäonnistuneita esimerkkejä saadaksesi kaiken irti tästä tehokkaasta tekniikasta. Harjoittelun ja kokemuksen myötä sinusta tulee ominaisuuspohjaisen testauksen mestari ja rakennat vankempia ja luotettavampia JavaScript-sovelluksia.

Lisälähteet

• jsverify-dokumentaatio
• fast-check-dokumentaatio
• Hypothesis (Pythonin PBT-kirjasto) – Konseptit pätevät kielestä riippumatta
• Ominaisuuspohjainen testaus JavaScriptissä (video)