Teststrategier i JavaScript: Implementering av Egenskapsbasert Testing

Testing er en integrert del av programvareutvikling, og sikrer påliteligheten og robustheten til applikasjonene våre. Mens enhetstester fokuserer på spesifikke input og forventede output, tilbyr egenskapsbasert testing (PBT) en mer omfattende tilnærming ved å verifisere at koden din overholder forhåndsdefinerte egenskaper på tvers av et bredt spekter av automatisk genererte input. Dette blogginnlegget dykker ned i verdenen av egenskapsbasert testing i JavaScript, og utforsker fordelene, implementeringsteknikkene og populære biblioteker.

Hva er Egenskapsbasert Testing?

Egenskapsbasert testing, også kjent som generativ testing, flytter fokuset fra å teste individuelle eksempler til å verifisere egenskaper som skal holde for et bredt spekter av input. I stedet for å skrive tester som bekrefter spesifikke output for spesifikke input, definerer du egenskaper som beskriver den forventede oppførselen til koden din. PBT-rammeverket genererer deretter et stort antall tilfeldige input og sjekker om egenskapene holder for alle. Hvis en egenskap blir brutt, forsøker rammeverket å krympe inputen for å finne det minste feilende eksempelet, noe som gjør feilsøking enklere.

Tenk deg at du tester en sorteringsfunksjon. I stedet for å teste med noen få håndplukkede arrays, kan du definere en egenskap som "Lengden på det sorterte arrayet er lik lengden på det opprinnelige arrayet" eller "Alle elementer i det sorterte arrayet er større enn eller lik det forrige elementet." PBT-rammeverket vil da generere utallige arrays av varierende størrelser og innhold, og sikre at sorteringsfunksjonen din oppfyller disse egenskapene på tvers av et bredt spekter av scenarier.

Fordeler med Egenskapsbasert Testing

• Økt Testdekning: PBT utforsker et mye bredere spekter av input enn tradisjonelle enhetstester, og avdekker grensetilfeller og uventede scenarier som du kanskje ikke har vurdert manuelt.
• Forbedret Kodekvalitet: Å definere egenskaper tvinger deg til å tenke dypere over den tiltenkte oppførselen til koden din, noe som fører til en bedre forståelse av problemdomenet og en mer robust implementering.
• Reduserte Vedlikeholdskostnader: Egenskapsbaserte tester er mer motstandsdyktige mot kodeendringer enn eksempelbaserte tester. Hvis du refaktorerer koden din, men beholder de samme egenskapene, vil PBT-testene fortsette å passere, noe som gir deg tillit til at endringene dine ikke har introdusert noen regresjoner.
• Enklere Feilsøking: Når en egenskap feiler, gir PBT-rammeverket et minimalt feilende eksempel, noe som gjør det lettere å identifisere rotårsaken til feilen.
• Bedre Dokumentasjon: Egenskaper fungerer som en form for kjørbar dokumentasjon, og skisserer tydelig den forventede oppførselen til koden din.

Implementering av Egenskapsbasert Testing i JavaScript

Flere JavaScript-biblioteker legger til rette for egenskapsbasert testing. To populære valg er jsverify og fast-check. La oss utforske hvordan vi kan bruke hver av dem med praktiske eksempler.

Bruk av jsverify

jsverify er et kraftig og veletablert bibliotek for egenskapsbasert testing i JavaScript. Det gir et rikt sett med generatorer for å lage tilfeldige data, samt et praktisk API for å definere og kjøre egenskaper.

Installasjon:

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Eksempel: Testing av en addisjonsfunksjon

La oss si at vi har en enkel addisjonsfunksjon:

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

              
                Copy
              
            
          

Vi kan bruke jsverify til å definere en egenskap som sier at addisjon 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 eksempelet:

• jsc.property definerer en egenskap med et beskrivende navn.
• 'number', 'number' spesifiserer at egenskapen skal testes med tilfeldige tall som input for a og b. jsverify tilbyr et bredt spekter av innebygde generatorer for forskjellige datatyper.
• Funksjonen function(a, b) { ... } definerer selve egenskapen. Den tar de genererte inputene a og b og returnerer true hvis egenskapen holder, og false ellers.

Når du kjører denne testen, vil jsverify generere hundrevis av tilfeldige tallpar og sjekke om den kommutative egenskapen holder for alle. Hvis den finner et moteksempel, vil den rapportere det feilende inputet og forsøke å krympe det til et minimalt eksempel.

Mer Komplekst Eksempel: Testing av en funksjon for å reversere strenger

Her er en funksjon for å reversere strenger:

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

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere en egenskap som sier at å reversere en streng to ganger skal returnere den opprinnelige strengen:

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

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify vil generere tilfeldige strenger av varierende lengder og innhold og sjekke om denne egenskapen holder for alle sammen.

Bruk av fast-check

fast-check er et annet utmerket bibliotek for egenskapsbasert testing for JavaScript. Det er kjent for sin ytelse og sitt fokus på å tilby et flytende API for å definere generatorer og egenskaper.

Installasjon:

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Eksempel: Testing av en addisjonsfunksjon

Ved å bruke den samme addisjonsfunksjonen som før:

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

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere den kommutative egenskapen ved hjelp av 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 eksempelet:

• fc.assert kjører den egenskapsbaserte testen.
• fc.property definerer egenskapen.
• fc.integer() spesifiserer at egenskapen skal testes med tilfeldige heltall som input for a og b. fast-check tilbyr også et bredt spekter av innebygde arbitraries (generatorer).
• Lambda-uttrykket (a, b) => { ... } definerer selve egenskapen.

Mer Komplekst Eksempel: Testing av en funksjon for å reversere strenger

Ved å bruke den samme funksjonen for strengreversering som før:

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

              
                Copy
              
            
          

Vi kan definere egenskapen om dobbel reversering ved hjelp av fast-check:

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

            

              
                Copy
              
            
          

Velge mellom jsverify og fast-check

Både jsverify og fast-check er utmerkede valg for egenskapsbasert testing i JavaScript. Her er en kort sammenligning for å hjelpe deg med å velge det rette biblioteket for ditt prosjekt:

• jsverify: Har en lengre historie og en mer omfattende samling av innebygde generatorer. Det kan være et godt valg hvis du trenger spesifikke generatorer som ikke er tilgjengelige i fast-check, eller hvis du foretrekker en mer deklarativ stil.
• fast-check: Kjent for sin ytelse og sitt flytende API. Det kan være et bedre valg hvis ytelse er kritisk, eller hvis du foretrekker en mer konsis og uttrykksfull stil. Dets krympingsevner blir også ansett som svært gode.

Til syvende og sist avhenger det beste valget av dine spesifikke behov og preferanser. Det er verdt å eksperimentere med begge bibliotekene for å se hvilket du finner mer komfortabel og effektiv.

Strategier for å skrive effektive egenskapsbaserte tester

Å skrive effektive egenskapsbaserte tester krever en annen tankegang enn å skrive tradisjonelle enhetstester. Her er noen strategier for å hjelpe deg med å få mest mulig ut av PBT:

• Fokuser på Egenskaper, Ikke Eksempler: Tenk på de grunnleggende egenskapene som koden din skal oppfylle, i stedet for å fokusere på spesifikke input-output-par.
• Start Enkelt: Begynn med enkle egenskaper som er lette å forstå og verifisere. Etter hvert som du blir tryggere, kan du legge til mer komplekse egenskaper.
• Bruk Beskrivende Navn: Gi egenskapene dine beskrivende navn som tydelig forklarer hva de tester.
• Vurder Grensetilfeller: Selv om PBT automatisk genererer et bredt spekter av input, er det fortsatt viktig å vurdere potensielle grensetilfeller og sikre at egenskapene dine dekker dem. Du kan bruke teknikker som betingede egenskaper for å håndtere spesielle tilfeller.
• Krymp Feilende Eksempler: Når en egenskap feiler, vær oppmerksom på det minimale feilende eksempelet som PBT-rammeverket gir. Dette eksempelet gir ofte verdifulle ledetråder om rotårsaken til feilen.
• Kombiner med Enhetstester: PBT er ikke en erstatning for enhetstester, men snarere et supplement. Bruk enhetstester for å verifisere spesifikke scenarier og grensetilfeller, og bruk PBT for å sikre at koden din oppfyller generelle egenskaper på tvers av et bredt spekter av input.
• Egenskapsgranularitet: Vurder granulariteten til egenskapene dine. Er de for brede, kan en feil være vanskelig å diagnostisere. Er de for smale, skriver du i praksis enhetstester. Å finne den rette balansen er nøkkelen.

Avanserte Teknikker for Egenskapsbasert Testing

Når du er komfortabel med det grunnleggende innen egenskapsbasert testing, kan du utforske noen avanserte teknikker for å forbedre teststrategien din ytterligere:

• Betingede Egenskaper: Bruk betingede egenskaper for å teste oppførsel som bare gjelder under visse forhold. For eksempel kan du ønske å teste en egenskap som bare gjelder når inputet er et positivt tall.
• Egendefinerte Generatorer: Lag egendefinerte generatorer for å generere data som er spesifikke for ditt applikasjonsdomene. Dette lar deg teste koden din med mer realistiske og relevante input.
• Tilstandsbasert Testing: Bruk tilstandsbaserte testteknikker for å verifisere oppførselen til tilstandsfulle systemer, som endelige tilstandsmaskiner eller reaktive applikasjoner. Dette innebærer å definere egenskaper som beskriver hvordan systemets tilstand skal endres som respons på ulike handlinger.
• Integrasjonstesting: Selv om PBT primært brukes til enhetstesting, kan prinsippene anvendes på integrasjonstester. Definer egenskaper som skal holde på tvers av forskjellige moduler eller komponenter i applikasjonen din.
• Fuzzing: Egenskapsbasert testing kan brukes som en form for fuzzing, der du genererer tilfeldige, potensielt ugyldige input for å avdekke sikkerhetssårbarheter eller uventet oppførsel.

Eksempler fra Ulike Domener

Egenskapsbasert testing kan brukes i en rekke forskjellige domener. Her er noen eksempler:

• Matematiske Funksjoner: Test egenskaper som kommutativitet, assosiativitet og distributivitet for matematiske operasjoner.
• Datastrukturer: Verifiser egenskaper som bevaring av rekkefølge i en sortert liste eller riktig antall elementer i en samling.
• Strengmanipulering: Test egenskaper som reversering av strenger, korrektheten av regulære uttrykk, eller gyldigheten av URL-parsing.
• API-integrasjoner: Verifiser egenskaper som idempotens i API-kall eller konsistens av data på tvers av ulike systemer.
• Nettapplikasjoner: Test egenskaper som korrektheten av skjemavalidering eller tilgjengeligheten til nettsider. For eksempel å sjekke at alle bilder har alt-tekst.
• Spillutvikling: Test egenskaper som forutsigbar oppførsel av spillfysikk, korrekt poengmekanisme, eller rettferdig fordeling av tilfeldig generert innhold. Vurder å teste AI-beslutningstaking under ulike scenarier.
• Finansielle Applikasjoner: Å teste at saldooppdateringer alltid er nøyaktige etter ulike typer transaksjoner (innskudd, uttak, overføringer) er avgjørende i finansielle systemer. Egenskaper vil håndheve at totalverdien er bevart og korrekt tilskrevet.

Eksempel på Internasjonalisering (i18n): Når man jobber med internasjonalisering, kan egenskaper sikre at funksjoner håndterer forskjellige lokaliteter korrekt. For eksempel, ved formatering av tall eller datoer, kan du sjekke egenskaper som: * Det formaterte tallet eller datoen er korrekt formatert for den angitte lokaliteten. * Det formaterte tallet eller datoen kan parses tilbake til sin opprinnelige verdi, og bevarer nøyaktigheten.

Eksempel på Globalisering (g11n): Når man jobber med oversettelser, kan egenskaper bidra til å opprettholde konsistens og nøyaktighet. For eksempel: * Lengden på den oversatte strengen er rimelig nær lengden på den opprinnelige strengen (for å unngå overdreven utvidelse eller avkorting). * Den oversatte strengen inneholder de samme plassholderne eller variablene som den opprinnelige strengen.

Vanlige Fallgruver å Unngå

• Trivielle Egenskaper: Unngå egenskaper som alltid er sanne, uavhengig av koden som testes. Disse egenskapene gir ingen meningsfull informasjon.
• Overdrevne Komplekse Egenskaper: Unngå egenskaper som er for komplekse til å forstå eller verifisere. Bryt ned komplekse egenskaper til mindre, mer håndterbare.
• Ignorere Grensetilfeller: Sørg for at egenskapene dine dekker potensielle grensetilfeller og grensebetingelser.
• Feiltolke Moteksempler: Analyser nøye de minimale feilende eksemplene som PBT-rammeverket gir for å forstå rotårsaken til feilen. Ikke trekk forhastede konklusjoner eller lag antagelser.
• Behandle PBT som en universalmiddel: PBT er et kraftig verktøy, men det er ikke en erstatning for nøye design, kodegjennomganger og andre testteknikker. Bruk PBT som en del av en omfattende teststrategi.

Konklusjon

Egenskapsbasert testing er en verdifull teknikk for å forbedre kvaliteten og påliteligheten til JavaScript-koden din. Ved å definere egenskaper som beskriver den forventede oppførselen til koden din og la PBT-rammeverket generere et bredt spekter av input, kan du avdekke skjulte feil og grensetilfeller som du kanskje ville ha oversett med tradisjonelle enhetstester. Biblioteker som jsverify og fast-check gjør det enkelt å implementere PBT i dine JavaScript-prosjekter. Omfavn PBT som en del av teststrategien din og høst fordelene av økt testdekning, forbedret kodekvalitet og reduserte vedlikeholdskostnader. Husk å fokusere på å definere meningsfulle egenskaper, vurdere grensetilfeller og analysere feilende eksempler nøye for å få mest mulig ut av denne kraftige teknikken. Med øvelse og erfaring vil du bli en mester i egenskapsbasert testing og bygge mer robuste og pålitelige JavaScript-applikasjoner.

Videre Ressurser

• jsverify Dokumentasjon
• fast-check Dokumentasjon
• Hypothesis (Python PBT-bibliotek) - Konseptene gjelder på tvers av språk
• Egenskapsbasert Testing i JavaScript (Video)