ไทย

สำรวจการทดสอบการกลายพันธุ์ เทคนิคอันทรงพลังในการประเมินประสิทธิภาพของชุดทดสอบและปรับปรุงคุณภาพโค้ด เรียนรู้หลักการ ประโยชน์ การนำไปใช้ และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

การทดสอบการกลายพันธุ์: คู่มือที่ครอบคลุมสำหรับการประเมินคุณภาพของโค้ด

ในสภาพแวดล้อมการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน การรับรองคุณภาพของโค้ดมีความสำคัญสูงสุด การทดสอบหน่วย การทดสอบการรวม และการทดสอบแบบ end-to-end ล้วนเป็นส่วนประกอบสำคัญของกระบวนการประกันคุณภาพที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม การมีเพียงแค่การทดสอบไม่ได้เป็นการรับประกันประสิทธิภาพของมัน นี่คือที่มาของการทดสอบการกลายพันธุ์ – เทคนิคอันทรงพลังสำหรับการประเมินคุณภาพของชุดทดสอบของคุณและระบุจุดอ่อนในกลยุทธ์การทดสอบของคุณ

การทดสอบการกลายพันธุ์คืออะไร

การทดสอบการกลายพันธุ์นั้น ในแก่นแท้แล้ว คือการแนะนำข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดจากการกระทำ (เรียกว่า "การกลายพันธุ์") ลงในโค้ดของคุณ จากนั้นเรียกใช้การทดสอบที่มีอยู่ของคุณกับโค้ดที่แก้ไขแล้ว เป้าหมายคือการพิจารณาว่าการทดสอบของคุณสามารถตรวจจับการกลายพันธุ์เหล่านี้ได้หรือไม่ หากการทดสอบล้มเหลวเมื่อมีการแนะนำการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์จะถือว่า "ถูกกำจัด" หากการทดสอบทั้งหมดผ่านแม้จะมีการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์นั้น "รอดชีวิต" ซึ่งบ่งบอกถึงจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นในชุดทดสอบของคุณ

ลองจินตนาการถึงฟังก์ชันง่ายๆ ที่บวกเลขสองจำนวน:


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

ตัวดำเนินการการกลายพันธุ์อาจเปลี่ยนตัวดำเนินการ + เป็นตัวดำเนินการ - ทำให้เกิดโค้ดที่กลายพันธุ์ดังต่อไปนี้:


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

หากชุดทดสอบของคุณไม่มีกรณีทดสอบที่ระบุว่า add(2, 3) ควรส่งกลับ 5 การกลายพันธุ์อาจรอดชีวิต สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการเสริมสร้างชุดทดสอบของคุณด้วยกรณีทดสอบที่ครอบคลุมมากขึ้น

แนวคิดหลักในการทดสอบการกลายพันธุ์

ประโยชน์ของการทดสอบการกลายพันธุ์

การทดสอบการกลายพันธุ์มีประโยชน์อย่างมากหลายประการสำหรับทีมพัฒนาซอฟต์แวร์:

ตัวอย่างตัวดำเนินการการกลายพันธุ์

ตัวดำเนินการการกลายพันธุ์คือหัวใจของการทดสอบการกลายพันธุ์ พวกเขาจะกำหนดประเภทของการเปลี่ยนแปลงที่ทำขึ้นกับโค้ดเพื่อสร้างมิวแทนท์ นี่คือตัวอย่างหมวดหมู่ตัวดำเนินการการกลายพันธุ์ทั่วไป:

การแทนที่ตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์

การแทนที่ตัวดำเนินการเชิงสัมพันธ์

การแทนที่ตัวดำเนินการเชิงตรรกะ

ตัวกลายพันธุ์ขอบเขตเงื่อนไข

การแทนที่ค่าคงที่

การลบคำสั่ง

การแทนที่ค่าส่งคืน

ชุดตัวดำเนินการการกลายพันธุ์ที่ใช้จะขึ้นอยู่กับภาษาการเขียนโปรแกรมและเครื่องมือการทดสอบการกลายพันธุ์ที่ใช้งาน

การนำการทดสอบการกลายพันธุ์ไปใช้: แนวทางปฏิบัติ

การนำการทดสอบการกลายพันธุ์ไปใช้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนหลายอย่าง:

  1. เลือกเครื่องมือทดสอบการกลายพันธุ์: มีเครื่องมือหลายอย่างสำหรับภาษาการเขียนโปรแกรมต่างๆ ตัวเลือกยอดนิยม ได้แก่:

    • Java: PIT (PITest)
    • JavaScript: Stryker
    • Python: MutPy
    • C#: Stryker.NET
    • PHP: Humbug

  2. กำหนดค่าเครื่องมือ: กำหนดค่าเครื่องมือทดสอบการกลายพันธุ์เพื่อระบุซอร์สโค้ดที่จะทดสอบ ชุดทดสอบที่จะใช้ และตัวดำเนินการการกลายพันธุ์ที่จะนำไปใช้
  3. เรียกใช้การวิเคราะห์การกลายพันธุ์: เรียกใช้เครื่องมือทดสอบการกลายพันธุ์ ซึ่งจะสร้างมิวแทนท์และเรียกใช้ชุดทดสอบของคุณกับมิวแทนท์เหล่านั้น
  4. วิเคราะห์ผลลัพธ์: ตรวจสอบรายงานการทดสอบการกลายพันธุ์เพื่อระบุมิวแทนท์ที่รอดชีวิต มิวแทนท์ที่รอดชีวิตแต่ละตัวบ่งชี้ช่องว่างที่อาจเกิดขึ้นในชุดทดสอบ
  5. ปรับปรุงชุดทดสอบ: เพิ่มหรือแก้ไขกรณีทดสอบเพื่อกำจัดมิวแทนท์ที่รอดชีวิต มุ่งเน้นไปที่การสร้างการทดสอบที่กำหนดเป้าหมายไปยังส่วนโค้ดที่เน้นโดยมิวแทนท์ที่รอดชีวิตโดยเฉพาะ
  6. ทำซ้ำกระบวนการ: ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3-5 จนกว่าคุณจะได้รับคะแนนการกลายพันธุ์ที่น่าพอใจ ตั้งเป้าหมายให้ได้คะแนนการกลายพันธุ์สูง แต่ก็พิจารณาข้อแลกเปลี่ยนด้านต้นทุนและผลประโยชน์ของการเพิ่มการทดสอบมากขึ้นด้วย

ตัวอย่าง: การทดสอบการกลายพันธุ์ด้วย Stryker (JavaScript)

เรามาแสดงการทดสอบการกลายพันธุ์ด้วยตัวอย่าง JavaScript อย่างง่ายโดยใช้กรอบการทดสอบการกลายพันธุ์ Stryker

ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้ง Stryker


npm install --save-dev @stryker-mutator/core @stryker-mutator/mocha-runner @stryker-mutator/javascript-mutator

ขั้นตอนที่ 2: สร้างฟังก์ชัน JavaScript


// math.js
function add(a, b) {
  return a + b;
}

module.exports = add;

ขั้นตอนที่ 3: เขียน Unit Test (Mocha)


// test/math.test.js
const assert = require('assert');
const add = require('../math');

describe('add', () => {
  it('should return the sum of two numbers', () => {
    assert.strictEqual(add(2, 3), 5);
  });
});

ขั้นตอนที่ 4: กำหนดค่า Stryker


// stryker.conf.js
module.exports = function(config) {
  config.set({
    mutator: 'javascript',
    packageManager: 'npm',
    reporters: ['html', 'clear-text', 'progress'],
    testRunner: 'mocha',
    transpilers: [],
    testFramework: 'mocha',
    coverageAnalysis: 'perTest',
    mutate: ["math.js"]
  });
};

ขั้นตอนที่ 5: เรียกใช้ Stryker


npm run stryker

Stryker จะเรียกใช้การวิเคราะห์การกลายพันธุ์ในโค้ดของคุณและสร้างรายงานที่แสดงคะแนนการกลายพันธุ์และมิวแทนท์ที่รอดชีวิต หากการทดสอบเริ่มต้นล้มเหลวในการกำจัดมิวแทนท์ (เช่น หากคุณไม่มีการทดสอบสำหรับ `add(2,3)` ก่อน) Stryker จะเน้นสิ่งนั้น โดยระบุว่าคุณต้องการการทดสอบที่ดีกว่า

ความท้าทายของการทดสอบการกลายพันธุ์

ในขณะที่การทดสอบการกลายพันธุ์เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพ แต่ก็มีข้อท้าทายบางอย่างด้วย:

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการทดสอบการกลายพันธุ์

เพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดจากการทดสอบการกลายพันธุ์และลดความท้าทายต่างๆ ให้ปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้:

การทดสอบการกลายพันธุ์ในระเบียบวิธีพัฒนาต่างๆ

การทดสอบการกลายพันธุ์สามารถรวมเข้ากับระเบียบวิธีพัฒนาซอฟต์แวร์ต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

การทดสอบการกลายพันธุ์เทียบกับการครอบคลุมโค้ด

ในขณะที่เมตริกความครอบคลุมของโค้ด (เช่น ความครอบคลุมของบรรทัด ความครอบคลุมของสาขา และความครอบคลุมของเส้นทาง) ให้ข้อมูลเกี่ยวกับส่วนต่างๆ ของโค้ดที่ได้รับการดำเนินการโดยการทดสอบ แต่ไม่จำเป็นต้องบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของการทดสอบเหล่านั้น การครอบคลุมโค้ดจะบอกคุณว่าโค้ดบรรทัดถูกดำเนินการหรือไม่ แต่ไม่ใช่ว่าจะ *ถูกทดสอบ* อย่างถูกต้องหรือไม่

การทดสอบการกลายพันธุ์เสริมความครอบคลุมของโค้ดโดยการวัดว่าการทดสอบสามารถตรวจจับข้อผิดพลาดในโค้ดได้ดีเพียงใด คะแนนความครอบคลุมของโค้ดที่สูงไม่ได้เป็นการรับประกันคะแนนการกลายพันธุ์ที่สูง และในทางกลับกัน เมตริกทั้งสองมีความสำคัญในการประเมินคุณภาพของโค้ด แต่ให้มุมมองที่แตกต่างกัน

ข้อควรพิจารณาในระดับสากลสำหรับการทดสอบการกลายพันธุ์

เมื่อนำการทดสอบการกลายพันธุ์ไปใช้ในบริบทการพัฒนาซอฟต์แวร์ในระดับสากล สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

อนาคตของการทดสอบการกลายพันธุ์

การทดสอบการกลายพันธุ์เป็นสาขาที่กำลังพัฒนา และการวิจัยอย่างต่อเนื่องมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขปัญหาต่างๆ และปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น บางส่วนของงานวิจัยที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่:

บทสรุป

การทดสอบการกลายพันธุ์เป็นเทคนิคที่มีคุณค่าสำหรับการประเมินและปรับปรุงคุณภาพของชุดทดสอบของคุณ แม้ว่าจะมีปัญหาบางอย่างเกิดขึ้น แต่ประโยชน์ของการปรับปรุงประสิทธิภาพการทดสอบ คุณภาพโค้ดที่สูงขึ้น และลดความเสี่ยงของข้อบกพร่อง ทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าสำหรับทีมพัฒนาซอฟต์แวร์ ด้วยการปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดและรวมการทดสอบการกลายพันธุ์เข้ากับกระบวนการพัฒนาของคุณ คุณสามารถสร้างแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ที่น่าเชื่อถือและแข็งแกร่งมากขึ้นได้

เนื่องจากการพัฒนาซอฟต์แวร์มีการเป็นสากลมากขึ้น ความต้องการโค้ดคุณภาพสูงและกลยุทธ์การทดสอบที่มีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญมากกว่าที่เคย การทดสอบการกลายพันธุ์ ซึ่งมีความสามารถในการระบุจุดอ่อนในชุดทดสอบ มีบทบาทสำคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือและความแข็งแกร่งของซอฟต์แวร์ที่พัฒนาและปรับใช้ทั่วโลก