Sutarčių testavimas: API suderinamumo užtikrinimas mikropaslaugų pasaulyje

Šiuolaikiniame programinės įrangos pasaulyje mikropaslaugų architektūros tapo vis populiaresnės, siūlydamos tokius privalumus kaip mastelio keitimas, nepriklausomas diegimas ir technologijų įvairovė. Tačiau šios paskirstytos sistemos kelia iššūkių užtikrinant sklandų ryšį ir paslaugų suderinamumą. Vienas iš pagrindinių iššūkių – palaikyti API suderinamumą, ypač kai jas valdo skirtingos komandos ar organizacijos. Būtent čia ir pasitarnauja sutarčių testavimas. Šiame straipsnyje pateikiamas išsamus sutarčių testavimo vadovas, apimantis jo principus, privalumus, diegimo strategijas ir realius pavyzdžius.

Kas yra sutarčių testavimas?

Sutarčių testavimas – tai metodas, skirtas patikrinti, ar API tiekėjas atitinka savo vartotojų lūkesčius. Skirtingai nuo tradicinių integracijos testų, kurie gali būti trapūs ir sunkiai prižiūrimi, sutarčių testai sutelkti į sutartį tarp vartotojo ir tiekėjo. Ši sutartis apibrėžia numatomas sąveikas, įskaitant užklausų formatus, atsakymų struktūras ir duomenų tipus.

Iš esmės sutarčių testavimas skirtas patikrinti, ar tiekėjas gali įvykdyti vartotojo pateiktas užklausas ir ar vartotojas gali teisingai apdoroti iš tiekėjo gautus atsakymus. Tai vartotojo ir tiekėjo komandų bendradarbiavimas, siekiant apibrėžti ir įgyvendinti šias sutartis.

Pagrindinės sutarčių testavimo sąvokos

• Vartotojas (Consumer): Aplikacija ar paslauga, kuri naudojasi kitos paslaugos teikiama API.
• Tiekėjas (Provider): Aplikacija ar paslauga, kuri teikia API, skirtą naudoti kitoms paslaugoms.
• Sutartis (Contract): Susitarimas tarp vartotojo ir tiekėjo, apibrėžiantis numatomas sąveikas. Paprastai tai išreiškiama užklausų ir atsakymų rinkiniu.
• Patikrinimas (Verification): Procesas, kurio metu patvirtinama, kad tiekėjas laikosi sutarties. Tai atliekama paleidžiant sutarčių testus su realiu tiekėjo API įgyvendinimu.

Kodėl sutarčių testavimas yra svarbus?

Sutarčių testavimas sprendžia keletą kritinių iššūkių mikropaslaugų architektūrose:

1. Integracijos sutrikimų prevencija

Vienas reikšmingiausių sutarčių testavimo privalumų yra tai, kad jis padeda išvengti integracijos sutrikimų. Patikrindami, ar tiekėjas laikosi sutarties, galite anksti kūrimo cikle nustatyti galimas suderinamumo problemas, dar joms nepatekus į produkcinę aplinką. Tai sumažina vykdymo klaidų ir paslaugų trikdžių riziką.

Pavyzdys: Įsivaizduokite, kad vartotojo paslauga Vokietijoje naudojasi tiekėjo paslauga Jungtinėse Amerikos Valstijose valiutos konvertavimui. Jei tiekėjas pakeistų savo API, naudodamas kitokį valiutos kodo formatą (pvz., pakeisdamas „EUR“ į „EU“, nepranešęs vartotojui), vartotojo paslauga gali nustoti veikti. Sutarčių testavimas užfiksuotų šį pakeitimą prieš diegimą, patikrindamas, ar tiekėjas vis dar palaiko numatytą valiutos kodo formatą.

2. Nepriklausomo kūrimo ir diegimo įgalinimas

Sutarčių testavimas leidžia vartotojų ir tiekėjų komandoms dirbti nepriklausomai ir diegti savo paslaugas skirtingu laiku. Kadangi sutartis apibrėžia lūkesčius, komandos gali kurti ir testuoti savo paslaugas be glaudaus koordinavimo. Tai skatina lankstumą ir greitesnius išleidimo ciklus.

Pavyzdys: Kanados e. prekybos platforma naudoja trečiosios šalies mokėjimų šliuzą, esantį Indijoje. E. prekybos platforma gali nepriklausomai kurti ir testuoti savo integraciją su mokėjimų šliuzu, kol mokėjimų šliuzas laikosi sutartos sutarties. Mokėjimų šliuzo komanda taip pat gali nepriklausomai kurti ir diegti savo paslaugos atnaujinimus, žinodama, kad nesutrikdys e. prekybos platformos veiklos, kol ir toliau laikysis sutarties.

3. API dizaino gerinimas

Sutarčių apibrėžimo procesas gali lemti geresnį API dizainą. Kai vartotojų ir tiekėjų komandos bendradarbiauja apibrėždamos sutartį, jos yra priverstos atidžiai apgalvoti vartotojo poreikius ir tiekėjo galimybes. Tai gali padėti sukurti geriau apibrėžtas, patogesnes naudoti ir patikimesnes API.

Pavyzdys: Mobiliosios programėlės kūrėjas (vartotojas) nori integruotis su socialinės medijos platforma (tiekėjas), kad vartotojai galėtų dalintis turiniu. Apibrėždamas sutartį, kuri nurodo duomenų formatus, autentifikavimo metodus ir klaidų tvarkymo procedūras, mobiliosios programėlės kūrėjas gali užtikrinti, kad integracija bus sklandi ir patikima. Socialinės medijos platforma taip pat gauna naudos, nes aiškiai supranta mobiliųjų programėlių kūrėjų reikalavimus, o tai gali padėti tobulinti API ateityje.

4. Testavimo sąnaudų mažinimas

Sutarčių testavimas gali sumažinti bendras testavimo sąnaudas, sutelkiant dėmesį į konkrečias sąveikas tarp paslaugų. Palyginti su „nuo galo iki galo“ (end-to-end) integracijos testais, kuriuos gali būti sudėtinga ir brangu nustatyti bei prižiūrėti, sutarčių testai yra labiau koncentruoti ir efektyvesni. Jie greitai ir lengvai nurodo galimas problemas.

Pavyzdys: Užuot vykdžius pilną „nuo galo iki galo“ visos užsakymų apdorojimo sistemos testą, kuris apima kelias paslaugas, tokias kaip atsargų valdymas, mokėjimų apdorojimas ir siuntimas, sutarčių testavimas gali sutelkti dėmesį konkrečiai į sąveiką tarp užsakymų paslaugos ir atsargų paslaugos. Tai leidžia kūrėjams greičiau izoliuoti ir išspręsti problemas.

5. Bendradarbiavimo stiprinimas

Sutarčių testavimas skatina bendradarbiavimą tarp vartotojų ir tiekėjų komandų. Sutarties apibrėžimo procesas reikalauja komunikacijos ir susitarimo, taip ugdant bendrą sistemos elgsenos supratimą. Tai gali lemti stipresnius ryšius ir efektyvesnį komandinį darbą.

Pavyzdys: Komanda Brazilijoje, kurianti skrydžių užsakymo paslaugą, turi integruotis su pasauline avialinijų rezervavimo sistema. Sutarčių testavimas reikalauja aiškios komunikacijos tarp skrydžių užsakymo paslaugos komandos ir avialinijų rezervavimo sistemos komandos, siekiant apibrėžti sutartį, suprasti numatomus duomenų formatus ir tvarkyti galimus klaidų scenarijus. Šis bendradarbiavimas veda prie patikimesnės integracijos.

Vartotojo valdomas sutarčių testavimas (Consumer-Driven Contract Testing)

Labiausiai paplitęs sutarčių testavimo metodas yra Vartotojo valdomas sutarčių testavimas (Consumer-Driven Contract Testing - CDCT). Taikant CDCT, vartotojas apibrėžia sutartį, remdamasis savo specifiniais poreikiais. Tiekėjas tada patikrina, ar jis atitinka vartotojo lūkesčius. Šis metodas užtikrina, kad tiekėjas įgyvendina tik tai, ko vartotojui iš tikrųjų reikia, sumažinant perteklinio projektavimo ir nereikalingo sudėtingumo riziką.

Kaip veikia Vartotojo valdomas sutarčių testavimas:

1. Vartotojas apibrėžia sutartį: Vartotojo komanda parašo testų rinkinį, kuris apibrėžia numatomas sąveikas su tiekėju. Šie testai nurodo užklausas, kurias vartotojas siųs, ir atsakymus, kuriuos tikisi gauti.
2. Vartotojas publikuoja sutartį: Vartotojas publikuoja sutartį, paprastai kaip failą ar failų rinkinį. Ši sutartis tampa vieninteliu tiesos šaltiniu numatomoms sąveikoms.
3. Tiekėjas patikrina sutartį: Tiekėjo komanda gauna sutartį ir paleidžia ją su savo API įgyvendinimu. Šis patikrinimo procesas patvirtina, kad tiekėjas laikosi sutarties.
4. Grįžtamojo ryšio ciklas: Patikrinimo proceso rezultatai yra bendrinami tiek su vartotojo, tiek su tiekėjo komandomis. Jei tiekėjas neatitinka sutarties, jis privalo atnaujinti savo API, kad atitiktų reikalavimus.

Įrankiai ir karkasai sutarčių testavimui

Yra keletas įrankių ir karkasų, skirtų sutarčių testavimui palaikyti, kiekvienas turi savo stipriąsias ir silpnąsias puses. Kai kurie populiariausi variantai:

• Pact: Pact yra plačiai naudojamas, atvirojo kodo karkasas, specialiai sukurtas vartotojo valdomam sutarčių testavimui. Jis palaiko kelias kalbas, įskaitant Java, Ruby, JavaScript ir .NET. Pact suteikia DSL (Domain Specific Language) sutarčių apibrėžimui ir patikrinimo procesą tiekėjo atitikčiai užtikrinti.
• Spring Cloud Contract: Spring Cloud Contract yra karkasas, kuris sklandžiai integruojasi su Spring ekosistema. Jis leidžia apibrėžti sutartis naudojant Groovy ar YAML ir automatiškai generuoti testus tiek vartotojui, tiek tiekėjui.
• Swagger/OpenAPI: Nors pirmiausia naudojamas API dokumentacijai, Swagger/OpenAPI taip pat gali būti naudojamas sutarčių testavimui. Galite apibrėžti savo API specifikacijas naudodami Swagger/OpenAPI, o tada naudoti įrankius, tokius kaip Dredd ar API Fortress, kad patikrintumėte, ar jūsų API įgyvendinimas atitinka specifikaciją.
• Individualūs sprendimai: Kai kuriais atvejais galite pasirinkti kurti savo sutarčių testavimo sprendimą, naudodami esamus testavimo karkasus ir bibliotekas. Tai gali būti geras pasirinkimas, jei turite labai specifinių reikalavimų arba norite integruoti sutarčių testavimą į savo esamą CI/CD procesą tam tikru būdu.

Sutarčių testavimo įgyvendinimas: žingsnis po žingsnio vadovas

Sutarčių testavimo įgyvendinimas apima kelis žingsnius. Štai bendras vadovas, padėsiantis jums pradėti:

1. Pasirinkite sutarčių testavimo karkasą

Pirmas žingsnis – pasirinkti sutarčių testavimo karkasą, atitinkantį jūsų poreikius. Atsižvelkite į tokius veiksnius kaip kalbų palaikymas, naudojimo paprastumas, integracija su esamais įrankiais ir bendruomenės palaikymas. Pact yra populiarus pasirinkimas dėl savo universalumo ir išsamių funkcijų. Spring Cloud Contract puikiai tinka, jei jau naudojate Spring ekosistemą.

2. Identifikuokite vartotojus ir tiekėjus

Identifikuokite vartotojus ir tiekėjus savo sistemoje. Nustatykite, kurios paslaugos priklauso nuo kurių API. Tai labai svarbu apibrėžiant jūsų sutarčių testų apimtį. Iš pradžių sutelkite dėmesį į svarbiausias sąveikas.

3. Apibrėžkite sutartis

Bendradarbiaukite su vartotojų komandomis, kad apibrėžtumėte sutartis kiekvienai API. Šiose sutartyse turėtų būti nurodytos numatomos užklausos, atsakymai ir duomenų tipai. Naudokite pasirinkto karkaso DSL ar sintaksę sutarčių apibrėžimui.

Pavyzdys (naudojant Pact):

consumer('OrderService')
  .hasPactWith(provider('InventoryService'));

    state('Inventory is available')
    .uponReceiving('a request to check inventory')
    .withRequest(GET, '/inventory/product123')
    .willRespondWith(OK,
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: {
        'productId': 'product123',
        'quantity': 10
      }
    );

Ši Pact sutartis apibrėžia, kad OrderService (vartotojas) tikisi, jog InventoryService (tiekėjas) atsakys JSON objektu, kuriame yra productId ir quantity, kai bus pateikta GET užklausa į `/inventory/product123`.

4. Publikuokite sutartis

Publikuokite sutartis centrinėje saugykloje. Ši saugykla gali būti failų sistema, Git repozitorija arba speciali sutarčių registravimo paslauga. Pact teikia „Pact Broker“ – specializuotą paslaugą sutarčių valdymui ir dalijimuisi.

5. Patikrinkite sutartis

Tiekėjo komanda gauna sutartis iš saugyklos ir paleidžia jas su savo API įgyvendinimu. Karkasas automatiškai sugeneruos testus pagal sutartį ir patikrins, ar tiekėjas laikosi nurodytų sąveikų.

Pavyzdys (naudojant Pact):

@PactBroker(host = "localhost", port = "80")
public class InventoryServicePactVerification {

  @TestTarget
  public final Target target = new HttpTarget(8080);

  @State("Inventory is available")
  public void toGetInventoryIsAvailable() {
    // Setup the provider state (e.g., mock data)
  }
}

Šis kodo fragmentas parodo, kaip patikrinti sutartį su InventoryService naudojant Pact. `@State` anotacija apibrėžia tiekėjo būseną, kurios tikisi vartotojas. `toGetInventoryIsAvailable` metodas nustato tiekėjo būseną prieš paleidžiant patikrinimo testus.

6. Integruokite su CI/CD

Integruokite sutarčių testavimą į savo CI/CD procesą. Tai užtikrina, kad sutartys bus tikrinamos automatiškai, kai atliekami pakeitimai tiek vartotojui, tiek tiekėjui. Nepavykę sutarčių testai turėtų blokuoti bet kurios paslaugos diegimą.

7. Stebėkite ir prižiūrėkite sutartis

Nuolat stebėkite ir prižiūrėkite savo sutartis. Kai jūsų API keičiasi, atnaujinkite sutartis, kad atspindėtų pakeitimus. Reguliariai peržiūrėkite sutartis, kad įsitikintumėte, jog jos vis dar aktualios ir tikslios. Pašalinkite sutartis, kurių nebereikia.

Geriausios sutarčių testavimo praktikos

Norėdami gauti kuo daugiau naudos iš sutarčių testavimo, laikykitės šių geriausių praktikų:

• Pradėkite nuo mažo: Pradėkite nuo svarbiausių sąveikų tarp paslaugų ir palaipsniui plėskite savo sutarčių testavimo aprėptį.
• Sutelkite dėmesį į verslo vertę: Teikite pirmenybę sutartims, kurios apima svarbiausius verslo naudojimo atvejus.
• Išlaikykite sutartis paprastas: Venkite sudėtingų sutarčių, kurias sunku suprasti ir prižiūrėti.
• Naudokite realistiškus duomenis: Naudokite realistiškus duomenis savo sutartyse, kad užtikrintumėte, jog tiekėjas gali apdoroti realaus pasaulio scenarijus. Apsvarstykite galimybę naudoti duomenų generatorius realistiškiems testavimo duomenims kurti.
• Versijuokite sutartis: Versijuokite savo sutartis, kad galėtumėte sekti pakeitimus ir užtikrinti suderinamumą.
• Komunikuokite pakeitimus: Aiškiai komunikuokite bet kokius sutarčių pakeitimus tiek vartotojų, tiek tiekėjų komandoms.
• Automatizuokite viską: Automatizuokite visą sutarčių testavimo procesą, nuo sutarties apibrėžimo iki patikrinimo.
• Stebėkite sutarčių būklę: Stebėkite savo sutarčių būklę, kad anksti nustatytumėte galimas problemas.

Dažniausi iššūkiai ir sprendimai

Nors sutarčių testavimas suteikia daug privalumų, jis taip pat kelia tam tikrų iššūkių:

• Sutarčių persidengimas: Keli vartotojai gali turėti panašias, bet šiek tiek skirtingas sutartis. Sprendimas: Skatinkite vartotojus konsoliduoti sutartis, kur įmanoma. Pertvarkykite bendrus sutarčių elementus į bendrinamus komponentus.
• Tiekėjo būsenos valdymas: Nustatyti tiekėjo būseną patikrinimui gali būti sudėtinga. Sprendimas: Naudokite būsenos valdymo funkcijas, kurias teikia sutarčių testavimo karkasas. Įgyvendinkite imitavimą (mocking) ar pakeitimą (stubbing), kad supaprastintumėte būsenos nustatymą.
• Asinchroninių sąveikų tvarkymas: Sutarčių testavimas asinchroninėms sąveikoms (pvz., pranešimų eilėms) gali būti sudėtingas. Sprendimas: Naudokite specializuotus sutarčių testavimo įrankius, kurie palaiko asinchroninės komunikacijos modelius. Apsvarstykite galimybę naudoti koreliacijos ID pranešimams sekti.
• Besivystančios API: Kai API keičiasi, reikia atnaujinti sutartis. Sprendimas: Įgyvendinkite sutarčių versijavimo strategiją. Kai įmanoma, naudokite atgal suderinamus pakeitimus. Aiškiai komunikuokite pakeitimus visiems suinteresuotiems asmenims.

Sutarčių testavimo pavyzdžiai realiame pasaulyje

Sutarčių testavimą naudoja įvairių dydžių įmonės įvairiose pramonės šakose. Štai keletas realaus pasaulio pavyzdžių:

• Netflix: Netflix plačiai naudoja sutarčių testavimą, kad užtikrintų suderinamumą tarp savo šimtų mikropaslaugų. Jie sukūrė savo individualius sutarčių testavimo įrankius, kad atitiktų savo specifinius poreikius.
• Atlassian: Atlassian naudoja Pact, kad testuotų integraciją tarp savo įvairių produktų, tokių kaip Jira ir Confluence.
• ThoughtWorks: ThoughtWorks propaguoja ir naudoja sutarčių testavimą savo klientų projektuose, siekdama užtikrinti API suderinamumą paskirstytose sistemose.

Sutarčių testavimas vs. kiti testavimo metodai

Svarbu suprasti, kaip sutarčių testavimas dera su kitais testavimo metodais. Štai palyginimas:

• Vienetų testavimas (Unit Testing): Vienetų testai skirti testuoti atskirus kodo vienetus izoliuotai. Sutarčių testai skirti testuoti sąveikas tarp paslaugų.
• Integracijos testavimas (Integration Testing): Tradiciniai integracijos testai tikrina integraciją tarp dviejų ar daugiau paslaugų, diegiant jas testavimo aplinkoje ir vykdant testus. Sutarčių testai suteikia tikslingesnį ir efektyvesnį būdą patikrinti API suderinamumą. Integracijos testai linkę būti trapūs ir sunkiai prižiūrimi.
• „Nuo galo iki galo“ testavimas (End-to-End Testing): „Nuo galo iki galo“ testai imituoja visą vartotojo srautą, apimantį kelias paslaugas ir komponentus. Sutarčių testai sutelkti į sutartį tarp dviejų konkrečių paslaugų, todėl juos lengviau valdyti ir jie yra efektyvesni. „Nuo galo iki galo“ testai yra svarbūs norint užtikrinti, kad visa sistema veikia teisingai, tačiau jų vykdymas gali būti lėtas ir brangus.

Sutarčių testavimas papildo šiuos kitus testavimo metodus. Jis suteikia vertingą apsaugos sluoksnį nuo integracijos sutrikimų, leidžiant greitesnius kūrimo ciklus ir patikimesnes sistemas.

Sutarčių testavimo ateitis

Sutarčių testavimas yra sparčiai besivystanti sritis. Kadangi mikropaslaugų architektūros tampa vis labiau paplitusios, sutarčių testavimo svarba tik didės. Ateities sutarčių testavimo tendencijos apima:

• Patobulinti įrankiai: Tikėkitės pamatyti sudėtingesnius ir patogesnius naudoti sutarčių testavimo įrankius.
• DI paremtas sutarčių generavimas: Dirbtinis intelektas galėtų būti naudojamas automatiškai generuoti sutartis, remiantis API naudojimo modeliais.
• Patobulintas sutarčių valdymas: Organizacijos turės įdiegti patikimas sutarčių valdymo politikas, kad užtikrintų nuoseklumą ir kokybę.
• Integracija su API šliuzais: Sutarčių testavimas galėtų būti tiesiogiai integruotas į API šliuzus, kad būtų užtikrintas sutarčių laikymasis vykdymo metu.

Išvada

Sutarčių testavimas yra esminis metodas, siekiant užtikrinti API suderinamumą mikropaslaugų architektūrose. Apibrėždami ir vykdydami sutartis tarp vartotojų ir tiekėjų, galite išvengti integracijos sutrikimų, įgalinti nepriklausomą kūrimą ir diegimą, pagerinti API dizainą, sumažinti testavimo sąnaudas ir sustiprinti bendradarbiavimą. Nors sutarčių testavimo įgyvendinimas reikalauja pastangų ir planavimo, nauda gerokai viršija išlaidas. Laikydamiesi geriausių praktikų ir naudodami tinkamus įrankius, galite sukurti patikimesnes, keičiamo mastelio ir lengviau prižiūrimas mikropaslaugų sistemas. Pradėkite nuo mažo, sutelkite dėmesį į verslo vertę ir nuolat tobulinkite savo sutarčių testavimo procesą, kad gautumėte visą šio galingo metodo naudą. Nepamirškite į procesą įtraukti tiek vartotojų, tiek tiekėjų komandas, kad būtų ugdomas bendras API sutarčių supratimas.