Strategije testiranja v JavaScriptu: Implementacija testiranja na podlagi lastnosti

Testiranje je sestavni del razvoja programske opreme, ki zagotavlja zanesljivost in robustnost naših aplikacij. Medtem ko se enotni testi osredotočajo na specifične vhode in pričakovane izhode, testiranje na podlagi lastnosti (PBT) ponuja celovitejši pristop z preverjanjem, ali vaša koda ustreza vnaprej določenim lastnostim v širokem spektru samodejno generiranih vhodov. Ta objava na blogu se poglobi v svet testiranja na podlagi lastnosti v JavaScriptu, raziskuje njegove prednosti, tehnike implementacije in priljubljene knjižnice.

Kaj je testiranje na podlagi lastnosti?

Testiranje na podlagi lastnosti, znano tudi kot generativno testiranje, preusmeri poudarek s testiranja posameznih primerov na preverjanje lastnosti, ki bi morale veljati za celoten razpon vhodov. Namesto pisanja testov, ki potrjujejo specifične izhode za specifične vhode, definirate lastnosti, ki opisujejo pričakovano obnašanje vaše kode. Okvir PBT nato generira veliko število naključnih vhodov in preveri, ali lastnosti veljajo za vse. Če je lastnost kršena, poskuša okvir skrčiti vhod, da bi našel najmanjši primer, ki ne uspe, kar olajša odpravljanje napak.

Predstavljajte si, da testirate funkcijo za urejanje. Namesto testiranja z nekaj ročno izbranimi nizi lahko definirate lastnost, kot je "Dolžina urejenega niza je enaka dolžini prvotnega niza" ali "Vsi elementi v urejenem nizu so večji ali enaki prejšnjemu elementu." Okvir PBT bo nato generiral številne nize različnih velikosti in vsebine ter zagotovil, da vaša funkcija za urejanje izpolnjuje te lastnosti v širokem spektru scenarijev.

Prednosti testiranja na podlagi lastnosti

• Povečana pokritost testov: PBT raziskuje veliko širši razpon vhodov kot tradicionalni enotni testi, pri čemer odkriva robne primere in nepričakovane scenarije, ki jih morda ne bi upoštevali ročno.
• Izboljšana kakovost kode: Definiranje lastnosti vas sili k globljemu razmisleku o nameravanem obnašanju vaše kode, kar vodi k boljšemu razumevanju problemske domene in bolj robustni implementaciji.
• Zmanjšani stroški vzdrževanja: Testi na podlagi lastnosti so bolj odporni na spremembe kode kot testi na podlagi primerov. Če predelate kodo, vendar ohranite enake lastnosti, bodo PBT testi še vedno uspešni, kar vam daje zaupanje, da vaše spremembe niso povzročile regresij.
• Lažje odpravljanje napak: Ko lastnost ne uspe, okvir PBT ponudi minimalen neuspešen primer, kar olajša iskanje vzroka napake.
• Boljša dokumentacija: Lastnosti služijo kot oblika izvedljive dokumentacije, ki jasno opisuje pričakovano obnašanje vaše kode.

Implementacija testiranja na podlagi lastnosti v JavaScriptu

Več knjižnic v JavaScriptu omogoča testiranje na podlagi lastnosti. Dve priljubljeni izbiri sta jsverify in fast-check. Poglejmo si, kako uporabiti vsako od njiju s praktičnimi primeri.

Uporaba knjižnice jsverify

jsverify je močna in uveljavljena knjižnica za testiranje na podlagi lastnosti v JavaScriptu. Ponuja bogat nabor generatorjev za ustvarjanje naključnih podatkov ter priročen API za definiranje in izvajanje lastnosti.

Namestitev:

            npm install jsverify
            

              
                Copy
              
            
          

Primer: Testiranje funkcije za seštevanje

Recimo, da imamo preprosto funkcijo za seštevanje:

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

              
                Copy
              
            
          

Z uporabo knjižnice jsverify lahko definiramo lastnost, ki določa, da je seštevanje komutativno (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 tem primeru:

• jsc.property definira lastnost z opisnim imenom.
• 'number', 'number' določata, da je treba lastnost testirati z naključnimi števili kot vhodi za a in b. jsverify ponuja širok nabor vgrajenih generatorjev za različne podatkovne tipe.
• Funkcija function(a, b) { ... } definira samo lastnost. Sprejme generirana vhoda a in b ter vrne true, če lastnost velja, sicer pa false.

Ko zaženete ta test, bo jsverify generiral na stotine naključnih parov števil in preveril, ali komutativna lastnost velja za vse. Če najde protiprimer, bo poročal o neuspešnem vhodu in ga poskušal skrčiti na minimalen primer.

Kompleksnejši primer: Testiranje funkcije za obračanje niza

Tukaj je funkcija za obračanje niza:

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

              
                Copy
              
            
          

Definiramo lahko lastnost, ki pravi, da dvakratno obračanje niza vrne prvotni niz:

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

            

              
                Copy
              
            
          

jsverify bo generiral naključne nize različnih dolžin in vsebine ter preveril, ali ta lastnost velja za vse.

Uporaba knjižnice fast-check

fast-check je še ena odlična knjižnica za testiranje na podlagi lastnosti v JavaScriptu. Znana je po svoji zmogljivosti in osredotočenosti na zagotavljanje tekočega API-ja za definiranje generatorjev in lastnosti.

Namestitev:

            npm install fast-check
            

              
                Copy
              
            
          

Primer: Testiranje funkcije za seštevanje

Z uporabo enake funkcije za seštevanje kot prej:

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

              
                Copy
              
            
          

Komutativno lastnost lahko definiramo z uporabo knjižnice 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 tem primeru:

• fc.assert zažene test na podlagi lastnosti.
• fc.property definira lastnost.
• fc.integer() določa, da je treba lastnost testirati z naključnimi celimi števili kot vhodi za a in b. fast-check prav tako ponuja širok nabor vgrajenih arbitrarov (generatorjev).
• Lambda izraz (a, b) => { ... } definira samo lastnost.

Kompleksnejši primer: Testiranje funkcije za obračanje niza

Z uporabo enake funkcije za obračanje niza kot prej:

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

              
                Copy
              
            
          

Lastnost dvakratnega obračanja lahko definiramo z uporabo knjižnice fast-check:

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

            

              
                Copy
              
            
          

Izbira med jsverify in fast-check

Tako jsverify kot fast-check sta odlični izbiri za testiranje na podlagi lastnosti v JavaScriptu. Sledi kratka primerjava, ki vam bo pomagala izbrati pravo knjižnico za vaš projekt:

• jsverify: Ima daljšo zgodovino in obsežnejšo zbirko vgrajenih generatorjev. Lahko je dobra izbira, če potrebujete specifične generatorje, ki niso na voljo v knjižnici fast-check, ali če imate raje bolj deklarativen slog.
• fast-check: Znan po svoji zmogljivosti in tekočem API-ju. Lahko je boljša izbira, če je zmogljivost ključnega pomena ali če imate raje bolj jedrnat in izrazen slog. Njegove zmožnosti krčenja (shrinking) so tudi zelo dobre.

Na koncu je najboljša izbira odvisna od vaših specifičnih potreb in preferenc. Vredno je eksperimentirati z obema knjižnicama, da vidite, katera se vam zdi udobnejša in učinkovitejša.

Strategije za pisanje učinkovitih testov na podlagi lastnosti

Pisanje učinkovitih testov na podlagi lastnosti zahteva drugačno miselnost kot pisanje tradicionalnih enotnih testov. Sledi nekaj strategij, ki vam bodo pomagale kar najbolje izkoristiti PBT:

• Osredotočite se na lastnosti, ne na primere: Razmislite o temeljnih lastnostih, ki bi jih vaša koda morala izpolnjevati, namesto da se osredotočate na specifične pare vhod-izhod.
• Začnite preprosto: Začnite s preprostimi lastnostmi, ki jih je enostavno razumeti in preveriti. Ko pridobite zaupanje, lahko dodate kompleksnejše lastnosti.
• Uporabite opisna imena: Svojim lastnostim dajte opisna imena, ki jasno pojasnjujejo, kaj testirajo.
• Upoštevajte robne primere: Čeprav PBT samodejno generira širok spekter vhodov, je še vedno pomembno upoštevati potencialne robne primere in zagotoviti, da jih vaše lastnosti pokrivajo. Za obravnavo posebnih primerov lahko uporabite tehnike, kot so pogojne lastnosti.
• Skrčite neuspešne primere: Ko lastnost ne uspe, bodite pozorni na minimalen neuspešen primer, ki ga ponudi okvir PBT. Ta primer pogosto ponuja dragocene namige o vzroku napake.
• Kombinirajte z enotnimi testi: PBT ni nadomestilo za enotne teste, temveč dopolnilo. Uporabite enotne teste za preverjanje specifičnih scenarijev in robnih primerov, PBT pa za zagotovitev, da vaša koda izpolnjuje splošne lastnosti v širokem spektru vhodov.
• Granularnost lastnosti: Razmislite o granularnosti vaših lastnosti. Če so preširoke, je napako morda težko diagnosticirati. Če so preozke, dejansko pišete enotne teste. Iskanje pravega ravnovesja je ključno.

Napredne tehnike testiranja na podlagi lastnosti

Ko se seznanite z osnovami testiranja na podlagi lastnosti, lahko raziščete nekatere napredne tehnike za nadaljnje izboljšanje vaše strategije testiranja:

• Pogojne lastnosti: Uporabite pogojne lastnosti za testiranje obnašanja, ki velja le pod določenimi pogoji. Na primer, morda želite testirati lastnost, ki velja samo, če je vhod pozitivno število.
• Generatorji po meri: Ustvarite generatorje po meri za generiranje podatkov, ki so specifični za vašo aplikacijsko domeno. To vam omogoča testiranje kode z bolj realističnimi in relevantnimi vhodi.
• Stopenjsko testiranje (Stateful testing): Uporabite tehnike stopenjskega testiranja za preverjanje obnašanja sistemov s stanjem, kot so končni avtomati ali reaktivne aplikacije. To vključuje definiranje lastnosti, ki opisujejo, kako naj se stanje sistema spreminja kot odziv na različna dejanja.
• Integracijsko testiranje: Čeprav se primarno uporablja za enotno testiranje, se lahko načela PBT uporabijo tudi pri integracijskih testih. Definirajte lastnosti, ki bi morale veljati med različnimi moduli ali komponentami vaše aplikacije.
• Fuzzing: Testiranje na podlagi lastnosti se lahko uporablja kot oblika fuzzinga, kjer generirate naključne, potencialno neveljavne vhode za odkrivanje varnostnih ranljivosti ali nepričakovanega obnašanja.

Primeri iz različnih področij

Testiranje na podlagi lastnosti se lahko uporablja na širokem spektru področij. Sledi nekaj primerov:

• Matematične funkcije: Testirajte lastnosti, kot so komutativnost, asociativnost in distributivnost za matematične operacije.
• Podatkovne strukture: Preverite lastnosti, kot so ohranjanje vrstnega reda v urejenem seznamu ali pravilno število elementov v zbirki.
• Manipulacija nizov: Testirajte lastnosti, kot so obračanje nizov, pravilnost ujemanja regularnih izrazov ali veljavnost razčlenjevanja URL-jev.
• Integracije API-jev: Preverite lastnosti, kot sta idempotentnost klicev API-ja ali doslednost podatkov med različnimi sistemi.
• Spletne aplikacije: Testirajte lastnosti, kot sta pravilnost validacije obrazcev ali dostopnost spletnih strani. Na primer, preverjanje, da imajo vse slike alternativno besedilo (alt text).
• Razvoj iger: Testirajte lastnosti, kot so predvidljivo obnašanje fizike v igri, pravilen mehanizem točkovanja ali poštena porazdelitev naključno generirane vsebine. Razmislite o testiranju odločanja umetne inteligence v različnih scenarijih.
• Finančne aplikacije: Testiranje, da so posodobitve stanja vedno točne po različnih vrstah transakcij (pologi, dvigi, prenosi), je v finančnih sistemih ključnega pomena. Lastnosti bi zagotovile, da je skupna vrednost ohranjena in pravilno pripisana.

Primer internacionalizacije (i18n): Pri delu z internacionalizacijo lahko lastnosti zagotovijo, da funkcije pravilno obravnavajo različne lokalizacije. Na primer, pri formatiranju številk ali datumov lahko preverite lastnosti, kot so: * Formatirano število ali datum je pravilno oblikovan za določeno lokalizacijo. * Formatirano število ali datum je mogoče razčleniti nazaj v prvotno vrednost, pri čemer se ohrani točnost.

Primer globalizacije (g11n): Pri delu s prevodi lahko lastnosti pomagajo ohranjati doslednost in točnost. Na primer: * Dolžina prevedenega niza je razumno blizu dolžini prvotnega niza (da se prepreči prekomerno razširjanje ali krajšanje). * Preveden niz vsebuje enake označbe mest ali spremenljivke kot prvotni niz.

Pogoste napake, ki se jim je treba izogniti

• Trivialne lastnosti: Izogibajte se lastnostim, ki so vedno resnične, ne glede na testirano kodo. Te lastnosti ne zagotavljajo nobenih pomembnih informacij.
• Preveč zapletene lastnosti: Izogibajte se lastnostim, ki so preveč zapletene za razumevanje ali preverjanje. Razdelite zapletene lastnosti na manjše, bolj obvladljive.
• Ignoriranje robnih primerov: Zagotovite, da vaše lastnosti pokrivajo potencialne robne primere in mejne pogoje.
• Napačna interpretacija protiprimerov: Skrbno analizirajte minimalne neuspešne primere, ki jih ponudi okvir PBT, da boste razumeli vzrok napake. Ne sklepajte prehitro in ne delajte predpostavk.
• Obravnavanje PBT kot čarobne rešitve: PBT je močno orodje, vendar ni nadomestilo za skrbno načrtovanje, preglede kode in druge tehnike testiranja. Uporabite PBT kot del celovite strategije testiranja.

Zaključek

Testiranje na podlagi lastnosti je dragocena tehnika za izboljšanje kakovosti in zanesljivosti vaše JavaScript kode. Z definiranjem lastnosti, ki opisujejo pričakovano obnašanje vaše kode, in prepuščanjem okvirju PBT, da generira širok spekter vhodov, lahko odkrijete skrite napake in robne primere, ki bi jih morda spregledali pri tradicionalnih enotnih testih. Knjižnice, kot sta jsverify in fast-check, olajšajo implementacijo PBT v vaših projektih JavaScript. Sprejmite PBT kot del vaše strategije testiranja in izkoristite prednosti povečane pokritosti testov, izboljšane kakovosti kode in zmanjšanih stroškov vzdrževanja. Ne pozabite se osredotočiti na definiranje pomembnih lastnosti, upoštevati robne primere in skrbno analizirati neuspešne primere, da boste kar najbolje izkoristili to močno tehniko. Z vajo in izkušnjami boste postali mojster testiranja na podlagi lastnosti in gradili bolj robustne in zanesljive aplikacije v JavaScriptu.

Dodatni viri

• Dokumentacija jsverify
• Dokumentacija fast-check
• Hypothesis (knjižnica PBT za Python) - Koncepti so uporabni v vseh jezikih
• Testiranje na podlagi lastnosti v JavaScriptu (Video)