Stratégies de test JavaScript : Implémentation des tests basés sur les propriétés

Le test est une partie intégrante du développement logiciel, assurant la fiabilité et la robustesse de nos applications. Alors que les tests unitaires se concentrent sur des entrées spécifiques et des sorties attendues, le test basé sur les propriétés (PBT) offre une approche plus complète en vérifiant que votre code adhère à des propriétés prédéfinies sur une large gamme d'entrées générées automatiquement. Cet article de blog plonge dans le monde du test basé sur les propriétés en JavaScript, explorant ses avantages, ses techniques d'implémentation et ses librairies populaires.

Qu'est-ce que le test basé sur les propriétés ?

Le test basé sur les propriétés, aussi connu sous le nom de test génératif, déplace l'attention des tests d'exemples individuels vers la vérification de propriétés qui devraient rester vraies pour un éventail d'entrées. Au lieu d'écrire des tests qui affirment des sorties spécifiques pour des entrées spécifiques, vous définissez des propriétés qui décrivent le comportement attendu de votre code. Le framework PBT génère ensuite un grand nombre d'entrées aléatoires et vérifie si les propriétés sont respectées pour toutes. Si une propriété est violée, le framework tente de réduire l'entrée pour trouver le plus petit exemple défaillant, rendant le débogage plus facile.

Imaginez que vous testez une fonction de tri. Au lieu de tester avec quelques tableaux choisis à la main, vous pouvez définir une propriété comme "La longueur du tableau trié est égale à la longueur du tableau original" ou "Tous les éléments du tableau trié sont supérieurs ou égaux à l'élément précédent". Le framework PBT générera alors de nombreux tableaux de tailles et de contenus variés, s'assurant que votre fonction de tri satisfait ces propriétés dans un large éventail de scénarios.

Avantages des tests basés sur les propriétés

• Couverture de test accrue : Le PBT explore un éventail d'entrées beaucoup plus large que les tests unitaires traditionnels, découvrant des cas limites et des scénarios inattendus que vous n'auriez peut-être pas envisagés manuellement.
• Qualité du code améliorée : La définition de propriétés vous oblige à réfléchir plus profondément au comportement attendu de votre code, ce qui conduit à une meilleure compréhension du domaine du problème et à une implémentation plus robuste.
• Coûts de maintenance réduits : Les tests basés sur les propriétés sont plus résistants aux modifications du code que les tests basés sur des exemples. Si vous refactorisez votre code tout en conservant les mêmes propriétés, les tests PBT continueront de passer, vous donnant l'assurance que vos changements n'ont introduit aucune régression.
• Débogage facilité : Lorsqu'une propriété échoue, le framework PBT fournit un exemple défaillant minimal, ce qui facilite l'identification de la cause première du bogue.
• Meilleure documentation : Les propriétés servent de forme de documentation exécutable, décrivant clairement le comportement attendu de votre code.

Implémentation des tests basés sur les propriétés en JavaScript

Plusieurs librairies JavaScript facilitent les tests basés sur les propriétés. Deux choix populaires sont jsverify et fast-check. Explorons comment utiliser chacune d'elles avec des exemples pratiques.

Utiliser jsverify

jsverify est une librairie puissante et bien établie pour les tests basés sur les propriétés en JavaScript. Elle fournit un riche ensemble de générateurs pour créer des données aléatoires, ainsi qu'une API pratique pour définir et exécuter des propriétés.

Installation :

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Exemple : Tester une fonction d'addition

Supposons que nous ayons une fonction d'addition simple :

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

              
                Copy
              
            
          

Nous pouvons utiliser jsverify pour définir une propriété qui stipule que l'addition est commutative (a + b = b + a) :

            const jsc = require('jsverify');

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

            

              
                Copy
              
            
          

Dans cet exemple :

• jsc.property définit une propriété avec un nom descriptif.
• 'number', 'number' spécifient que la propriété doit être testée avec des nombres aléatoires comme entrées pour a et b. jsverify fournit une large gamme de générateurs intégrés pour différents types de données.
• La fonction function(a, b) { ... } définit la propriété elle-même. Elle prend les entrées générées a et b et retourne true si la propriété est respectée, et false sinon.

Lorsque vous exécutez ce test, jsverify générera des centaines de paires de nombres aléatoires et vérifiera si la propriété commutative est vraie pour toutes. S'il trouve un contre-exemple, il signalera l'entrée défaillante et tentera de la réduire à un exemple minimal.

Exemple plus complexe : Tester une fonction d'inversion de chaîne

Voici une fonction d'inversion de chaîne :

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

              
                Copy
              
            
          

Nous pouvons définir une propriété qui stipule que l'inversion d'une chaîne deux fois devrait retourner la chaîne originale :

            jsc.property('inverser une chaîne deux fois retourne la chaîne originale', 'string', function(str) {
  return reverseString(reverseString(str)) === str;
});

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify générera des chaînes aléatoires de longueurs et de contenus variés et vérifiera si cette propriété est vraie pour toutes.

Utiliser fast-check

fast-check est une autre excellente librairie de test basé sur les propriétés pour JavaScript. Elle est connue pour ses performances et son accent sur une API fluente pour définir des générateurs et des propriétés.

Installation :

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Exemple : Tester une fonction d'addition

En utilisant la même fonction d'addition que précédemment :

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

              
                Copy
              
            
          

Nous pouvons définir la propriété commutative en utilisant 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
              
            
          

Dans cet exemple :

• fc.assert exécute le test basé sur les propriétés.
• fc.property définit la propriété.
• fc.integer() spécifie que la propriété doit être testée avec des entiers aléatoires comme entrées pour a et b. fast-check fournit également une large gamme d'arbitraires (générateurs) intégrés.
• L'expression lambda (a, b) => { ... } définit la propriété elle-même.

Exemple plus complexe : Tester une fonction d'inversion de chaîne

En utilisant la même fonction d'inversion de chaîne que précédemment :

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

              
                Copy
              
            
          

Nous pouvons définir la propriété de double inversion en utilisant fast-check :

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

            

              
                Copy
              
            
          

Choisir entre jsverify et fast-check

jsverify et fast-check sont tous deux d'excellents choix pour les tests basés sur les propriétés en JavaScript. Voici une brève comparaison pour vous aider à choisir la bonne librairie pour votre projet :

• jsverify : A une plus longue histoire et une collection plus étendue de générateurs intégrés. C'est peut-être un bon choix si vous avez besoin de générateurs spécifiques qui ne sont pas disponibles dans fast-check, ou si vous préférez un style plus déclaratif.
• fast-check : Connu pour ses performances et son API fluente. C'est peut-être un meilleur choix si la performance est critique, ou si vous préférez un style plus concis et expressif. Ses capacités de réduction sont également considérées comme très bonnes.

En fin de compte, le meilleur choix dépend de vos besoins et préférences spécifiques. Il vaut la peine d'expérimenter avec les deux librairies pour voir laquelle vous trouvez la plus confortable et efficace.

Stratégies pour écrire des tests basés sur les propriétés efficaces

Écrire des tests basés sur les propriétés efficaces nécessite un état d'esprit différent de celui de l'écriture de tests unitaires traditionnels. Voici quelques stratégies pour vous aider à tirer le meilleur parti du PBT :

• Concentrez-vous sur les propriétés, pas sur les exemples : Pensez aux propriétés fondamentales que votre code doit satisfaire, plutôt que de vous concentrer sur des paires entrée-sortie spécifiques.
• Commencez simplement : Débutez avec des propriétés simples, faciles à comprendre et à vérifier. À mesure que vous gagnez en confiance, vous pouvez ajouter des propriétés plus complexes.
• Utilisez des noms descriptifs : Donnez à vos propriétés des noms descriptifs qui expliquent clairement ce qu'elles testent.
• Considérez les cas limites : Bien que le PBT génère automatiquement une large gamme d'entrées, il est toujours important de considérer les cas limites potentiels et de s'assurer que vos propriétés les couvrent. Vous pouvez utiliser des techniques comme les propriétés conditionnelles pour gérer les cas spéciaux.
• Réduisez les exemples défaillants : Lorsqu'une propriété échoue, prêtez attention à l'exemple défaillant minimal fourni par le framework PBT. Cet exemple fournit souvent des indices précieux sur la cause première du bogue.
• Combinez avec les tests unitaires : Le PBT ne remplace pas les tests unitaires, mais les complète. Utilisez les tests unitaires pour vérifier des scénarios spécifiques et des cas limites, et utilisez le PBT pour vous assurer que votre code satisfait les propriétés générales sur un large éventail d'entrées.
• Granularité des propriétés : Considérez la granularité de vos propriétés. Trop large, et un échec peut être difficile à diagnostiquer. Trop étroit, et vous écrivez en fait des tests unitaires. Trouver le bon équilibre est la clé.

Techniques avancées de test basé sur les propriétés

Une fois que vous êtes à l'aise avec les bases du test basé sur les propriétés, vous pouvez explorer des techniques avancées pour améliorer davantage votre stratégie de test :

• Propriétés conditionnelles : Utilisez des propriétés conditionnelles pour tester un comportement qui ne s'applique que dans certaines conditions. Par exemple, vous pourriez vouloir tester une propriété qui ne s'applique que lorsque l'entrée est un nombre positif.
• Générateurs personnalisés : Créez des générateurs personnalisés pour générer des données spécifiques à votre domaine d'application. Cela vous permet de tester votre code avec des entrées plus réalistes et pertinentes.
• Test avec état (Stateful Testing) : Utilisez des techniques de test avec état pour vérifier le comportement des systèmes à états, tels que les machines à états finis ou les applications réactives. Cela implique de définir des propriétés qui décrivent comment l'état du système devrait changer en réponse à diverses actions.
• Tests d'intégration : Bien que principalement utilisé pour les tests unitaires, les principes du PBT peuvent être appliqués aux tests d'intégration. Définissez des propriétés qui devraient rester vraies à travers différents modules ou composants de votre application.
• Fuzzing : Le test basé sur les propriétés peut être utilisé comme une forme de fuzzing, où vous générez des entrées aléatoires, potentiellement invalides, pour découvrir des vulnérabilités de sécurité ou des comportements inattendus.

Exemples dans différents domaines

Le test basé sur les propriétés peut être appliqué à une grande variété de domaines. Voici quelques exemples :

• Fonctions mathématiques : Testez des propriétés comme la commutativité, l'associativité et la distributivité pour les opérations mathématiques.
• Structures de données : Vérifiez des propriétés comme la préservation de l'ordre dans une liste triée ou le nombre correct d'éléments dans une collection.
• Manipulation de chaînes : Testez des propriétés comme l'inversion de chaînes, l'exactitude des correspondances d'expressions régulières ou la validité de l'analyse d'URL.
• Intégrations d'API : Vérifiez des propriétés comme l'idempotence des appels d'API ou la cohérence des données entre différents systèmes.
• Applications Web : Testez des propriétés comme l'exactitude de la validation de formulaires ou l'accessibilité des pages web. Par exemple, vérifier que toutes les images ont un texte alternatif.
• Développement de jeux : Testez des propriétés telles que le comportement prévisible de la physique du jeu, le mécanisme de score correct ou la distribution équitable de contenu généré aléatoirement. Envisagez de tester la prise de décision de l'IA dans différents scénarios.
• Applications financières : Tester que les mises à jour de solde sont toujours exactes après différents types de transactions (dépôts, retraits, virements) est crucial dans les systèmes financiers. Les propriétés forceraient la conservation et l'attribution correcte de la valeur totale.

Exemple d'internationalisation (i18n) : Lorsque vous traitez l'internationalisation, les propriétés peuvent garantir que les fonctions gèrent correctement les différentes localisations. Par exemple, lors du formatage des nombres ou des dates, vous pouvez vérifier des propriétés telles que : * Le nombre ou la date formaté(e) est correctement formaté(e) pour la localisation spécifiée. * Le nombre ou la date formaté(e) peut être réanalysé(e) pour retrouver sa valeur originale, en préservant l'exactitude.

Exemple de globalisation (g11n) : Lorsque vous travaillez avec des traductions, les propriétés peuvent aider à maintenir la cohérence et l'exactitude. Par exemple : * La longueur de la chaîne traduite est raisonnablement proche de la longueur de la chaîne originale (pour éviter une expansion ou une troncature excessive). * La chaîne traduite contient les mêmes placeholders ou variables que la chaîne originale.

Pièges courants à éviter

• Propriétés triviales : Évitez les propriétés qui sont toujours vraies, quel que soit le code testé. Ces propriétés ne fournissent aucune information significative.
• Propriétés trop complexes : Évitez les propriétés trop complexes à comprendre ou à vérifier. Décomposez les propriétés complexes en plus petites, plus gérables.
• Ignorer les cas limites : Assurez-vous que vos propriétés couvrent les cas limites potentiels et les conditions aux limites.
• Mal interpréter les contre-exemples : Analysez soigneusement les exemples défaillants minimaux fournis par le framework PBT pour comprendre la cause première du bogue. Ne tirez pas de conclusions hâtives et ne faites pas de suppositions.
• Traiter le PBT comme une solution miracle : Le PBT est un outil puissant, mais il ne remplace pas une conception soignée, les revues de code et d'autres techniques de test. Utilisez le PBT dans le cadre d'une stratégie de test complète.

Conclusion

Le test basé sur les propriétés est une technique précieuse pour améliorer la qualité et la fiabilité de votre code JavaScript. En définissant des propriétés qui décrivent le comportement attendu de votre code et en laissant le framework PBT générer une large gamme d'entrées, vous pouvez découvrir des bogues cachés et des cas limites que vous auriez pu manquer avec les tests unitaires traditionnels. Des librairies comme jsverify et fast-check facilitent l'implémentation du PBT dans vos projets JavaScript. Adoptez le PBT dans le cadre de votre stratégie de test et profitez des avantages d'une couverture de test accrue, d'une qualité de code améliorée et de coûts de maintenance réduits. N'oubliez pas de vous concentrer sur la définition de propriétés significatives, de considérer les cas limites et d'analyser soigneusement les exemples défaillants pour tirer le meilleur parti de cette technique puissante. Avec de la pratique et de l'expérience, vous deviendrez un maître du test basé sur les propriétés et construirez des applications JavaScript plus robustes et fiables.

Ressources supplémentaires

• Documentation jsverify
• Documentation fast-check
• Hypothesis (Librairie PBT Python) - Les concepts s'appliquent à tous les langages
• Le test basé sur les propriétés en JavaScript (Vidéo)