تست واحد (Unit Test) بخش کلیدی چرخه عمر توسعه نرم افزار است زیرا تضمین می کند که نرم افزار مطابق انتظار کار می کند. در تیم خود، این تست واحد را برای هر یک اجرا می کنید تا به صورت جداگانه عملکرد دقیق هر واحد را تأیید کنید.
به دلیل اهمیت آن، شرکت ها مقدار قابل توجهی از منابع را برای تست واحد (unit test) سرمایه گذاری می کنند. یک نظرسنجی در سال 2021 نشان داد که 44 درصد از شرکت‌ها بیش از هشت ساعت در هفته را صرف تست کد می‌کنند. در حالی که ممکن است این یک سرمایه گذاری گزاف به نظر برسد، اجرای صحیح نرم افزار برای حفظ یک تجربه کاربری با کیفیت بالا ضروری است.
در این مقاله، در مورد اینکه تست واحد چیست، انواع مختلف آن و نحوه اجرای آن در تیم محصول خود بیشتر خواهید آموخت.
تست واحد چیست؟
تست واحد (unit test) یک روش تست در توسعه نرم افزار است که در آن هر بخش (واحد) جداگانه یک برنامه برای تجزیه و تحلیل عملکرد صحیح آن تست می شود. این رویکرد بسیار رایج است و توسط اکثر تیم های توسعه برای تأیید صحت هر جزء نرم افزار استفاده می شود.
این کار برای آزمایش کارایی هر واحد قبل از ادغام با بقیه برنامه انجام می شود. جنبه های کلیدی تست واحد عبارتند از:
دیباگ کردن خطاها در root
داشتن روش های تست قابل اعتماد
قابلیت تکرار در هر مرحله
سادگی بر پیچیدگی
جداسازی هر قطعه کد به شناسایی خطاها در مراحل اولیه کمک می کند. این عمل به صرفه جویی در منابع کمک می کند و اطمینان حاصل می کند که هر بخش از نرم افزار در دراز مدت قابل اعتماد است.
مراحل فرآیند تست واحد
تست واحد در سه مرحله مختلف انجام می شود. هر مرحله ارتباط نزدیکی با دیگری دارد و برای انجام صحیح کل فرآیند بسیار مهم است.
برنامه ریزی آزمون
در این مرحله، توسعه دهنده هدف و محدوده آزمایش را تعریف می کند. هنگامی که واحد برنامه شناسایی شد، توسعه دهنده معیارهایی را برای آزمایش آن نیز تعریف می کند. تفکر انتقادی و برنامه ریزی موثر در این مرحله برای اطمینان از آزمون متمرکز مورد نیاز است.
جهت آشنایی با نحوه برنامه ریزی و تهیه نقشه تست می توانید این مقاله برای کسب اطلاعات بیشتر مطالعه کنید.
موارد آزمون
مرحله بعدی نوشتن موارد تست برای واحد است. موارد تست سناریوهای آزمایشی هستند که عملکرد واحد نرم افزار در برابر آنها آزمایش می شود. به آن به عنوان سؤالاتی فکر کنید که کاربر ممکن است از نرم افزار بپرسد و نرم افزار پاسخ آن را ارائه دهد.
به عنوان مثال، فرض کنید در حال تست واحد نرم افزار ماشین حساب برای یک برنامه وب هستید، آیا هنگام جمع کردن دو عدد، آیا دکمه مساوی جواب درستی می دهد؟ با این حال، موارد آزمایش همیشه ساده نیستند. موارد لبه نیز وجود دارد.
یک edge case به وقوع یک سناریوی شدید در طول کار عادی مورد انتظار هر نرم افزار اشاره دارد. آنها اغلب رویدادهای نادری هستند که ممکن است هنگام استفاده کاربر از برنامه نرم افزاری رخ دهند.
موارد تست باید هم شرایط نرمال و هم شرایط لبه واحد نرم افزار را پوشش دهند. این کمک می کند تا ایرادات و خطاهای کد را مشخص کنید.
انجام تست
هنگامی که موارد تست ساخته شدند، مرحله نهایی خود آزمایش است. این شامل آزمایش سناریوها و تجزیه و تحلیل عمیق نتایج است. اجرای موفقیت آمیز موارد تست، قابلیت اطمینان واحد را در شرایط مختلف تایید می کند.
اگر موارد لبه خاصی توسط نرم افزار مدیریت نمی شوند، قبل از حرکت به سمت توسعه باید به آنها (بسته به اهمیت آنها) رسیدگی شود.
تست واحد دستی در مقابل خودکار
تست واحد می تواند به صورت دستی یا خودکار انجام شود. هر دو رویکرد مزایا و معایب خود را دارند. تست واحد دستی شامل توسعه دهندگانی است که می نویسند و از موارد تست برای بررسی عملکرد صحیح هر واحد نرم افزار استفاده می کنند.
از سوی دیگر، تست واحد خودکار از ابزارهای نرم افزاری برای اجرای موارد تست از پیش تعریف شده بر روی هر واحد استفاده می کند. در اینجا تفاوت های اصلی وجود دارد:
تست های خودکار سریع، کارآمد و قوی تر هستند
تست دستی بیشتر مستعد خطاهای انسانی است و می تواند منجر به نادیده گرفتن شود
کیس های تست خودکار قابل استفاده مجدد و مقیاس پذیر برای سایر بخش های نرم افزار هستند
تست خودکار از چارچوب‌های خاص برای هر استک فناوری، مانند JUnit برای جاوا، NUnit برای دات نت استفاده می‌کند، که آنها را ساختارمندتر و مؤثرتر می‌کند.
اکثر تیم های نرم افزاری به آرامی، اما مطمئناً از تکنیک های تست خودکار استفاده می کنند.
مزایای تست واحد
اگر به درستی انجام شود، تست واحد مزایای زیادی برای افزایش کیفیت کلی و قابلیت اطمینان هر نرم افزار ارائه می دهد.
تشخیص زودهنگام باگ
تست اجزای تنها به توسعه دهندگان کمک می کند تا مشکلات و باگ ها را در مراحل اولیه توسعه نرم افزار شناسایی کنند. این خطر انباشته شدن انبوهی از مسائل حل نشده را از بین می برد.
مقرون به صرفه بودن
تست واحد در دراز مدت باعث صرفه جویی در زمان و هزینه شرکت می شود. رفع اشکال در مراحل بعدی چرخه عمر توسعه همیشه گران است.
اشکال زدایی راحت تر
هنگامی که یک تست واحد با شکست مواجه می شود، توسعه دهندگان می توانند به راحتی علت اصلی آن را شناسایی کرده و مشکل را برطرف کنند. این دیباگ کردن دقیق با تست واحد امکان‌پذیر می‌شود، جایی که توسعه‌دهندگان به جای یافتن باگ، زمان بیشتری را صرف رفع باگ می‌کنند.
قابلیت استفاده مجدد کد
تست واحد فراتر از آزمایش است، زیرا به عنوان اسناد نرم افزار نیز عمل می کند. تست های واحد عملکرد واقعی نرم افزار را نشان می دهد. این می تواند به توسعه دهندگان کمک کند تا پایگاه کد را به راحتی حفظ کرده و درک کنند.
چنین سطحی از شفافیت و وضوح از قابلیت استفاده مجدد کد نیز پشتیبانی می کند. توسعه دهندگان جدید می توانند به سرعت از نحوه عملکرد اجزای موجود آگاهی کسب کنند. تست واحد همچنین پایه ای را برای نحوه استفاده مجدد و اصلاح اجزای موجود برای پروژه های جدید تنظیم می کند.
در نهایت، اتخاذ شیوه های تست واحد منجر به پیشرفت های عمده در موفقیت کوتاه مدت و بلند مدت پروژه های نرم افزاری می شود.
معایب تست واحد
تست واحد یک جزء حیاتی در توسعه نرم افزار است، اما با معایب خاصی همراه است.
ناتوانی در کشف هر اشکال - تمرکز بر اجزای تنها به جای کل سیستم است. این بدان معنی است که برخی از خطاهای یکپارچه سازی تنها با آزمایش یکپارچه سازی شناسایی می شوند، بنابراین قابلیت استفاده از تست واحد محدود می شود.
سرمایه گذاری در زمان - نوشتن موارد تست واحد زمان زیادی می برد، به خصوص برای پروژه های بزرگ با پایگاه های کد پیچیده. اتوماسیون زمان را کاهش می‌دهد، اما حتی امروز هم چندان رایج نیست.
نیاز به مهارت‌های جدید - توسعه‌دهندگان باید استراتژی‌ها و روش‌های جدید را در مرحله آزمایش بیاموزند. این می تواند تمرکز آنها را از منطق سازی و حل مسئله منحرف کند.
تعمیر و نگهداری کد تست - با گسترش پایگاه کد، باید تست های واحد حفظ شوند. هر تغییر عمده یا جزئی می‌تواند نیازمند به‌روزرسانی در مجموعه آزمایشی نیز باشد. در محیط های سریع، این حجم کار تعمیر و نگهداری می تواند سنگین باشد.
در حالی که تست واحد برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان نرم افزار بسیار مفید است، همیشه این محدودیت ها را در نظر بگیرید. این محدودیت ها ممکن است بسته به ماهیت پروژه نرم افزاری مشکل سازتر باشند.
تست واحد در عمل
در پروژه های نرم افزاری در مقیاس بزرگ، تست واحد نقش قابل توجهی ایفا می کند. به عنوان مثال، پروژه منبع باز به نام "Apache Hadoop" به شدت بر تست واحد دقیق متکی است. به طور مشابه، در توسعه ++C، بسیاری از فریمورک ها مانند Gtest و Catch2 برای مدیریت مرحله آزمایش به شدت مورد اعتماد هستند.
تست نرم افزار در سطح واحد، قابلیت اطمینان برنامه را تضمین می کند. مطمئناً قابلیت اطمینان تفاوت اصلی بین یک نرم افزار خوب و یک نرم افزار بد است.
ابزارها و فریمورک ها برای تست واحد
تست واحد اغلب توسط طیف گسترده ای از ابزارها و فریمورک ها پشتیبانی می شود. هر کدام هدف خاص خود را دارند و به روشی منحصر به فرد به فرآیند تست اضافه می کنند. برخی از ابزارها و چارچوب‌ها مختص زبان هستند و کمک‌های اختصاصی برای آن استک فناوری ارائه می‌کنند.
چارچوب‌ها و ابزارها به توسعه‌دهندگان در ایجاد موارد آزمایشی، اجرای چرخه‌های آزمایش و تجزیه و تحلیل نتایج کمک می‌کنند. برخی از ابزارها عبارتند از:
JUnit - در درجه اول برای جاوا استفاده می شود، یکی از محبوب ترین چارچوب های تست واحد است
NUnit - یک فریمورک پرکاربرد برای برنامه های دات نت، شبیه به JUnit
TestNG - یکی دیگر از چارچوب های آزمایشی برای جاوا که برای پوشش طیف وسیع تری از دسته بندی های آزمایشی طراحی شده است
PHPUnit - یک چارچوب آزمایشی برنامه نویس گرا برای PHP
RSpec - چارچوب توسعه رفتار محور (BDD) برای روبی
Mocha - یک چارچوب آزمایشی غنی از ویژگی های جاوا اسکریپت که روی Node.js و در مرورگر اجرا می شود و تست ناهمزمان را ساده می کند.
ادغام این ابزارها در گردش کار توسعه محبوبیت بیشتری پیدا می کند. این ابزارها می توانند روند را برای هر دو مدل تست خودکار و هیبریدی سرعت بخشند.
نتیجه
تست واحد در حوزه توسعه نرم افزار مرتبط و مفید باقی می ماند. با شناسایی مشکلات در سطح واحد، به عنوان اولین خط دفاعی در برابر نشت منابع عمل می کند. این به تیم های توسعه نرم افزار از طریق زیر کمک می کند:
تشخیص زودهنگام باگ ها
کیفیت کد بهبود یافته
مقرون به صرفه بودن
ظرفیت اتوماسیون
شیوه های اتوماسیون ممکن است روش انجام تست واحد را تغییر دهد، اما اهمیت آن را نمی توان اغراق کرد.