Stratégie testovania v JavaScripte: Implementácia testovania založeného na vlastnostiach

Testovanie je neoddeliteľnou súčasťou vývoja softvéru, zabezpečujúce spoľahlivosť a robustnosť našich aplikácií. Zatiaľ čo jednotkové testy sa zameriavajú na špecifické vstupy a očakávané výstupy, testovanie založené na vlastnostiach (PBT) ponúka komplexnejší prístup tým, že overuje, či váš kód dodržiava preddefinované vlastnosti v širokom rozsahu automaticky generovaných vstupov. Tento blogový príspevok sa ponára do sveta testovania založeného na vlastnostiach v JavaScripte, skúma jeho výhody, implementačné techniky a populárne knižnice.

Čo je testovanie založené na vlastnostiach?

Testovanie založené na vlastnostiach, známe aj ako generatívne testovanie, presúva zameranie z testovania jednotlivých príkladov na overovanie vlastností, ktoré by mali platiť pre celý rad vstupov. Namiesto písania testov, ktoré potvrdzujú špecifické výstupy pre špecifické vstupy, definujete vlastnosti, ktoré opisujú očakávané správanie vášho kódu. PBT framework potom generuje veľké množstvo náhodných vstupov a kontroluje, či tieto vlastnosti platia pre všetky z nich. Ak je vlastnosť porušená, framework sa pokúsi zmenšiť vstup, aby našiel najmenší zlyhávajúci príklad, čo uľahčuje ladenie.

Predstavte si, že testujete funkciu na triedenie. Namiesto testovania s niekoľkými ručne vybranými poľami môžete definovať vlastnosť ako „Dĺžka zoradeného poľa sa rovná dĺžke pôvodného poľa“ alebo „Všetky prvky v zoradenom poli sú väčšie alebo rovné predchádzajúcemu prvku.“ PBT framework potom vygeneruje množstvo polí rôznych veľkostí a obsahu, čím zabezpečí, že vaša triediaca funkcia spĺňa tieto vlastnosti v širokom spektre scenárov.

Výhody testovania založeného na vlastnostiach

• Zvýšené pokrytie testami: PBT preskúma oveľa širšiu škálu vstupov ako tradičné jednotkové testy, čím odhalí okrajové prípady a neočakávané scenáre, ktoré by ste možno manuálne nezvážili.
• Zlepšená kvalita kódu: Definovanie vlastností vás núti hlbšie premýšľať o zamýšľanom správaní vášho kódu, čo vedie k lepšiemu pochopeniu problémovej domény a robustnejšej implementácii.
• Znížené náklady na údržbu: Testy založené na vlastnostiach sú odolnejšie voči zmenám v kóde ako testy založené na príkladoch. Ak refaktorujete kód, ale zachováte rovnaké vlastnosti, PBT testy budú naďalej prechádzať, čo vám dáva istotu, že vaše zmeny nezaviedli žiadne regresie.
• Jednoduchšie ladenie: Keď vlastnosť zlyhá, PBT framework poskytne minimálny zlyhávajúci príklad, čo uľahčuje identifikáciu hlavnej príčiny chyby.
• Lepšia dokumentácia: Vlastnosti slúžia ako forma spustiteľnej dokumentácie, ktorá jasne načrtáva očakávané správanie vášho kódu.

Implementácia testovania založeného na vlastnostiach v JavaScripte

Existuje niekoľko JavaScriptových knižníc, ktoré uľahčujú testovanie založené na vlastnostiach. Dve populárne voľby sú jsverify a fast-check. Pozrime sa, ako ich používať s praktickými príkladmi.

Použitie jsverify

jsverify je výkonná a osvedčená knižnica pre testovanie založené na vlastnostiach v JavaScripte. Poskytuje bohatú sadu generátorov na vytváranie náhodných dát, ako aj pohodlné API na definovanie a spúšťanie vlastností.

Inštalácia:

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Príklad: Testovanie funkcie sčítania

Povedzme, že máme jednoduchú funkciu sčítania:

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

              
                Copy
              
            
          

Môžeme použiť jsverify na definovanie vlastnosti, ktorá tvrdí, že sčítanie je komutatívne (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
              
            
          

V tomto príklade:

• jsc.property definuje vlastnosť s popisným názvom.
• 'number', 'number' špecifikuje, že vlastnosť by sa mala testovať s náhodnými číslami ako vstupmi pre a a b. jsverify poskytuje širokú škálu vstavaných generátorov pre rôzne dátové typy.
• Funkcia function(a, b) { ... } definuje samotnú vlastnosť. Berie vygenerované vstupy a a b a vracia true, ak vlastnosť platí, a false v opačnom prípade.

Keď spustíte tento test, jsverify vygeneruje stovky párov náhodných čísel a skontroluje, či pre všetky z nich platí komutatívna vlastnosť. Ak nájde protipríklad, nahlási zlyhávajúci vstup a pokúsi sa ho zmenšiť na minimálny príklad.

Zložitejší príklad: Testovanie funkcie na otočenie reťazca

Tu je funkcia na otočenie reťazca:

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

              
                Copy
              
            
          

Môžeme definovať vlastnosť, ktorá tvrdí, že dvojité otočenie reťazca by malo vrátiť pôvodný reťazec:

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

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify vygeneruje náhodné reťazce rôznych dĺžok a obsahu a skontroluje, či táto vlastnosť platí pre všetky z nich.

Použitie fast-check

fast-check je ďalšia vynikajúca knižnica pre testovanie založené na vlastnostiach v JavaScripte. Je známa svojím výkonom a zameraním na poskytovanie fluentného API na definovanie generátorov a vlastností.

Inštalácia:

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Príklad: Testovanie funkcie sčítania

Použitím rovnakej funkcie sčítania ako predtým:

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

              
                Copy
              
            
          

Komutatívnu vlastnosť môžeme definovať pomocou 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
              
            
          

V tomto príklade:

• fc.assert spúšťa test založený na vlastnostiach.
• fc.property definuje vlastnosť.
• fc.integer() špecifikuje, že vlastnosť by sa mala testovať s náhodnými celými číslami ako vstupmi pre a a b. fast-check tiež poskytuje širokú škálu vstavaných arbitrárnych generátorov (arbitraries).
• Lambda výraz (a, b) => { ... } definuje samotnú vlastnosť.

Zložitejší príklad: Testovanie funkcie na otočenie reťazca

Použitím rovnakej funkcie na otočenie reťazca ako predtým:

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

              
                Copy
              
            
          

Vlastnosť dvojitého otočenia môžeme definovať pomocou fast-check:

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

            

              
                Copy
              
            
          

Výber medzi jsverify a fast-check

Oba, jsverify aj fast-check, sú vynikajúce voľby pre testovanie založené na vlastnostiach v JavaScripte. Tu je krátke porovnanie, ktoré vám pomôže vybrať si správnu knižnicu pre váš projekt:

• jsverify: Má dlhšiu históriu a rozsiahlejšiu zbierku vstavaných generátorov. Môže byť dobrou voľbou, ak potrebujete špecifické generátory, ktoré nie sú dostupné vo fast-check, alebo ak preferujete viac deklaratívny štýl.
• fast-check: Známy svojím výkonom a fluentným API. Môže byť lepšou voľbou, ak je výkon kritický, alebo ak preferujete stručnejší a expresívnejší štýl. Jeho schopnosti zmenšovania (shrinking) sú tiež považované za veľmi dobré.

Nakoniec, najlepšia voľba závisí od vašich špecifických potrieb a preferencií. Oplatí sa experimentovať s oboma knižnicami, aby ste zistili, ktorá vám viac vyhovuje a je pre vás efektívnejšia.

Stratégie pre písanie efektívnych testov založených na vlastnostiach

Písanie efektívnych testov založených na vlastnostiach vyžaduje iný prístup ako písanie tradičných jednotkových testov. Tu je niekoľko stratégií, ktoré vám pomôžu vyťažiť z PBT maximum:

• Zamerajte sa na vlastnosti, nie na príklady: Premýšľajte o základných vlastnostiach, ktoré by mal váš kód spĺňať, namiesto zamerania sa na špecifické páry vstupov a výstupov.
• Začnite jednoducho: Začnite s jednoduchými vlastnosťami, ktoré sú ľahko pochopiteľné a overiteľné. Ako budete naberať istotu, môžete pridávať zložitejšie vlastnosti.
• Používajte popisné názvy: Dajte svojim vlastnostiam popisné názvy, ktoré jasne vysvetľujú, čo testujú.
• Zvážte okrajové prípady: Hoci PBT automaticky generuje širokú škálu vstupov, stále je dôležité zvážiť potenciálne okrajové prípady a zabezpečiť, aby ich vaše vlastnosti pokrývali. Na riešenie špeciálnych prípadov môžete použiť techniky ako podmienené vlastnosti.
• Zmenšujte zlyhávajúce príklady: Keď vlastnosť zlyhá, venujte pozornosť minimálnemu zlyhávajúcemu príkladu, ktorý poskytne PBT framework. Tento príklad často poskytuje cenné stopy o hlavnej príčine chyby.
• Kombinujte s jednotkovými testami: PBT nie je náhradou za jednotkové testy, ale skôr ich doplnkom. Používajte jednotkové testy na overenie špecifických scenárov a okrajových prípadov a PBT na zabezpečenie, že váš kód spĺňa všeobecné vlastnosti v širokom rozsahu vstupov.
• Granularita vlastností: Zvážte granularitu svojich vlastností. Ak sú príliš široké, zlyhanie môže byť ťažké diagnostikovať. Ak sú príliš úzke, v podstate píšete jednotkové testy. Nájdenie správnej rovnováhy je kľúčové.

Pokročilé techniky testovania založeného na vlastnostiach

Keď sa zoznámite so základmi testovania založeného na vlastnostiach, môžete preskúmať niektoré pokročilé techniky na ďalšie vylepšenie vašej testovacej stratégie:

• Podmienené vlastnosti: Používajte podmienené vlastnosti na testovanie správania, ktoré platí len za určitých podmienok. Napríklad, možno budete chcieť testovať vlastnosť, ktorá platí len vtedy, keď je vstup kladné číslo.
• Vlastné generátory: Vytvárajte vlastné generátory na generovanie dát špecifických pre doménu vašej aplikácie. To vám umožní testovať váš kód s realistickejšími a relevantnejšími vstupmi.
• Stavové testovanie: Používajte techniky stavového testovania na overenie správania stavových systémov, ako sú konečné stavové automaty alebo reaktívne aplikácie. To zahŕňa definovanie vlastností, ktoré opisujú, ako by sa mal stav systému meniť v reakcii na rôzne akcie.
• Integračné testovanie: Hoci sa PBT primárne používa na jednotkové testovanie, jeho princípy možno aplikovať aj na integračné testy. Definujte vlastnosti, ktoré by mali platiť naprieč rôznymi modulmi alebo komponentmi vašej aplikácie.
• Fuzzing: Testovanie založené na vlastnostiach sa dá použiť ako forma fuzzingu, kde generujete náhodné, potenciálne neplatné vstupy na odhalenie bezpečnostných zraniteľností alebo neočakávaného správania.

Príklady z rôznych domén

Testovanie založené na vlastnostiach sa dá aplikovať na širokú škálu domén. Tu je niekoľko príkladov:

• Matematické funkcie: Testujte vlastnosti ako komutativita, asociativita a distributivita pre matematické operácie.
• Dátové štruktúry: Overujte vlastnosti ako zachovanie poradia v zoradenom zozname alebo správny počet prvkov v kolekcii.
• Manipulácia s reťazcami: Testujte vlastnosti ako otočenie reťazcov, správnosť zhody regulárnych výrazov alebo platnosť parsovania URL.
• API integrácie: Overujte vlastnosti ako idempotencia volaní API alebo konzistencia dát naprieč rôznymi systémami.
• Webové aplikácie: Testujte vlastnosti ako správnosť validácie formulárov alebo prístupnosť webových stránok. Napríklad kontrola, či všetky obrázky majú alt text.
• Vývoj hier: Testujte vlastnosti ako predvídateľné správanie hernej fyziky, správny mechanizmus skórovania alebo spravodlivé rozdelenie náhodne generovaného obsahu. Zvážte testovanie rozhodovania umelej inteligencie v rôznych scenároch.
• Finančné aplikácie: Testovanie, či sú aktualizácie zostatkov vždy presné po rôznych typoch transakcií (vklady, výbery, prevody), je v finančných systémoch kľúčové. Vlastnosti by vynucovali, aby bola celková hodnota zachovaná a správne priradená.

Príklad internacionalizácie (i18n): Pri práci s internacionalizáciou môžu vlastnosti zabezpečiť, že funkcie správne spracúvajú rôzne lokalizácie. Napríklad pri formátovaní čísel alebo dátumov môžete skontrolovať vlastnosti ako: * Formátované číslo alebo dátum je správne naformátované pre zadanú lokalizáciu. * Formátované číslo alebo dátum sa dá spätne naparsovať na pôvodnú hodnotu so zachovaním presnosti.

Príklad globalizácie (g11n): Pri práci s prekladmi môžu vlastnosti pomôcť udržať konzistenciu a presnosť. Napríklad: * Dĺžka preloženého reťazca je primerane blízka dĺžke pôvodného reťazca (aby sa predišlo nadmernému rozšíreniu alebo skráteniu). * Preložený reťazec obsahuje rovnaké zástupné symboly alebo premenné ako pôvodný reťazec.

Bežné nástrahy, ktorým sa treba vyhnúť

• Triviálne vlastnosti: Vyhnite sa vlastnostiam, ktoré sú vždy pravdivé, bez ohľadu na testovaný kód. Tieto vlastnosti neposkytujú žiadne zmysluplné informácie.
• Príliš zložité vlastnosti: Vyhnite sa vlastnostiam, ktoré sú príliš zložité na pochopenie alebo overenie. Rozdeľte zložité vlastnosti na menšie, lepšie spravovateľné.
• Ignorovanie okrajových prípadov: Uistite sa, že vaše vlastnosti pokrývajú potenciálne okrajové prípady a hraničné podmienky.
• Nesprávna interpretácia protipríkladov: Dôkladne analyzujte minimálne zlyhávajúce príklady, ktoré poskytuje PBT framework, aby ste pochopili hlavnú príčinu chyby. Nerobte unáhlené závery ani predpoklady.
• Považovanie PBT za zázračný liek: PBT je silný nástroj, ale nenahrádza dôkladný návrh, revízie kódu a ďalšie testovacie techniky. Používajte PBT ako súčasť komplexnej testovacej stratégie.

Záver

Testovanie založené na vlastnostiach je cennou technikou na zlepšenie kvality a spoľahlivosti vášho JavaScriptového kódu. Definováním vlastností, ktoré opisujú očakávané správanie vášho kódu, a nechaním PBT frameworku generovať širokú škálu vstupov, môžete odhaliť skryté chyby a okrajové prípady, ktoré by ste pri tradičných jednotkových testoch mohli prehliadnuť. Knižnice ako jsverify a fast-check uľahčujú implementáciu PBT vo vašich JavaScriptových projektoch. Prijmite PBT ako súčasť svojej testovacej stratégie a využite výhody zvýšeného pokrytia testami, zlepšenej kvality kódu a znížených nákladov na údržbu. Nezabudnite sa zamerať na definovanie zmysluplných vlastností, zvážiť okrajové prípady a dôkladne analyzovať zlyhávajúce príklady, aby ste z tejto silnej techniky vyťažili maximum. S praxou a skúsenosťami sa stanete majstrom v testovaní založenom na vlastnostiach a budete vytvárať robustnejšie a spoľahlivejšie JavaScriptové aplikácie.

Ďalšie zdroje

• Dokumentácia jsverify
• Dokumentácia fast-check
• Hypothesis (PBT knižnica pre Python) - Koncepty sú aplikovateľné naprieč jazykmi
• Property-Based Testing in JavaScript (Video)