Unit Testing چیست و چه کاربردهایی دارد؟

شاید یک کاربر عادی اطلاعات زیادی از مراحل ساخت و توسعه نرم افزار نداشته باشد. ساختن برنامه کامپیوتری به این شکل نیست که یک نفر برنامه نویس تمام کدها را نوشته و بلافاصله محصول را منتشر می کند. یک نرم افزار استاندارد و بزرگ باید قبل از رسیدن به دست کاربر نهایی یک سری مراحل را پشت سر بگذارد. یکی از کارهای رایج در تولید نرم افزار، تست و آزمایش محصول می باشد و به جرات می توانیم بگوییم که اهمیت آن کمتر از طراحی و توسعه محصول نیست. یکی از تست های معروف در ساخت نرم افزار Unit Testing است. امروز می خواهیم درباره این صحبت کنیم که Unit Testing چیست و چه مفهومی دارد.

Unit Testing چیست؟

تست واحد (Unit Testing) یک مرحله از تست نرم افزار است که در آن بخش های کوچک از یک برنامه (Units) یا کامپوننت های مختلف یک نرم افزار تست می شوند. برنامه نویسان از Unit Test استفاده می کنند تا ببیند بازدهی برنامه آنها چیزی است که انتظارش را داشتند یا خیر. به عبارتی Unit Testing به برنامه نویس نشان می دهد که چقدر به طراحی اولیه نزدیک شده و برنامه او مطابق استانداردهای طراحی اولیه نرم افزار عمل می کند یا خیر . منظور از Unit کوچک ترین بخش از برنامه است که قابل تست بوده و به طور معمول شامل چند ورودی و نهایت یک خروجی می شود. در برنامه نویسی رویه ای Unit می تواند یک تابع، Procedure یا حتی یک برنامه کوچک باشد. همینطور در برنامه نویسی شی گرا کوچک ترین Unit یک متد بوده که می تواند به Class، Super class Abstract Class یا Child Class تعلق داشته باشد. بعضی ها به اشتباه ماژول را هم یک یونیت در نظر می گیرند که درست نمی باشد چون خود ماژول از تعدادی یونیت تشکیل شده است. این روش آزمایش در هنگام نوشتن برنامه و معمولا توسط خود برنامه نویس به کار گرفته می شود. البته گاهی تیم بررسی کیفیت (QA) نیز این کار را انجام می دهند. Unit Testing یک بخش مهم در توسعه نرم افزار به حساب می آید. چون اگر به درستی اجرا شود می تواند کمک بزرگی به توسعه نرم افزار بکند. به این شکل که ایرادات و مشکلات برنامه در همان اول کار تشخیص داده شده و حل می شوند. فرض کنید حل کردن این مشکلات زمانی که پروژه ما بسیار بزرگ شده چقدر دردسرساز خواهد شد. 

مراحل تست واحد (Unit Testing)

یک پروسه Unit Test به طور کلی به 3 بخش تقسیم می شود:

• نقشه (Plan)
• Cases و Scripts
• Unit Test

Unit Testing فاز اول آزمایش برنامه بوده و در واقع اولین سطح از تست برنامه به حساب می آید. این روش یک تکنیک آزمایش White Box محسوب می شود. تست جعبه سفید یک متد است که صرف نظر از خروجی ای که برنامه تولید می کند، ساختار درونی آن را بررسی می کند. در مدلهایی مثل SDLC، STLC یا V Model قدم اول در آزمایش پروژه Unit Testing است و قبل از متدهای آزمایش دیگر مثل integration testing اجرا می شود. امیدواریم به یک درک کلی درباره اینکه Unit Testing چیست رسیده باشید.

Unit Test چطور انجام می شود؟

Unit Test به دو صورت دستی و خودکار انجام می شود. هرچند بیشتر مواقع از روش خودکار استفاده شده و این روش در اولویت است، اما تا زمانی که کار به بهترین شکل انجام شود مهم نیست که از کدام روش استفاده می کنید. در روش خودکار مراحل به این شکل دنبال می شوند:

• برنامه نویس یک کد برای تست برنامه نوشته و آن را به پروژه اضافه می کند. این کد در آینده یعنی زمانی که برنامه منتشر می شود از داخل کدها حذف خواهد شد.
• به طور کلی برنامه نویس از یک فریم ورک Unit Test برای بررسی وضعیت کدها استفاده می کند. این کار مزایای زیادی دارد، مثلا در مواقعی که Test شکست می خورد فریم ورک یک Log از این اطلاعات تهیه کرده و آن را در قالب یک گزارش ارائه می کند. بسته به شدت مشکلاتی که پروژه دارد، فریم ورک می تواند از اجرای تست های بعدی جلوگیری کند.

ابزارهای Unit Test

ابزارهای زیادی برای Unit Test وجود دارند که چند مورد از آن ها را در ادامه مشاهده می کنید:

• Junit: یک ابزار رایگان برای پیاده سازی Unit Test در زبان برنامه نویسی جاوا است.
• NUnit: یک فریم ورک متن باز برای تکنولوژی .Net می باشد.
• EMMA: یک ابزار نوشته شده به زبان جاوا برای آنالیز و گزارش گیری است.
• PHPUnit: به وسیله PHPUnit می توانید در زبان محبوب PHP Unit Testing انجام دهید.
• JMockit: یک ابزار عمومی Unit Testing با قابلیت های بسیار متنوع می باشد.

در اکوسیستم جاوااسکریپت نیز ابزارهای مختلفی برای Unit Testing وجود دارد که فرایند تست را ساده‌تر و سریع‌تر می‌کنند. از جمله ابزارهای رایج تست واحد در جاوااسکریپت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Jasmine: فریم‌ورکی مبتنی بر BDD که امکان تست کدهای همگام و ناهمگام جاوااسکریپت را فراهم می‌کند.
• QUnit: فریم‌ورکی ساده و قدرتمند برای تست انواع کدهای جاوااسکریپت.
• Mocha: فریم‌ورکی منعطف که با استفاده از آن می‌توان تست‌های همگام و ناهمگام را اجرا کرد.
• Tape: ابزاری سبک که خروجی تست‌ها را در قالب TAP ارائه می‌دهد.
• Karma: اجراکننده تست که امکان اجرای تست‌ها در مرورگرهای واقعی را فراهم می‌کند.

مزایا و معایب روش Unit Testing

 مثل تمام تکنولوژی های روز دنیا، استفاده از Unit Testing هم یک سری مزایا دارد و یک سری معایب.

مزایای Unit Testing

بعضی از مهم‌ترین مزایایی که به کمک Unit Testing به دست می‌آیند عبارت‌اند از:

• Unit Test کمک می‌کند باگ‌ها در چرخه توسعه نرم‌افزار خیلی زودتر شناسایی شوند و در نتیجه هزینه و زمان رفع خطا به شکل قابل توجهی کاهش پیدا کند.
• Unit Test درک بهتری از کدها به برنامه‌نویس می‌دهد و اعمال تغییرات یا ریفکتور کردن کدها را امن‌تر و سریع‌تر می‌کند.
• اگر Unit Testing به‌درستی انجام شود، عملاً به مستندسازی پروژه کمک می‌کند؛ چون هر تست نشان می‌دهد انتظار ما از رفتار کد چیست.
• Unit Test امکان استفاده مجدد از کدها و حتی تست‌ها را در پروژه‌های دیگر فراهم می‌کند.

در پروژه‌های جاوااسکریپتی، Unit Testing یک مزیت مهم دیگر هم دارد:

• با تست واحد می‌توان توابع و ماژول‌های مختلف را به‌صورت مستقل بررسی کرد و بدون نگرانی از تأثیر منفی روی بخش‌های دیگر برنامه، کد جدید به پروژه اضافه کرد.
• وقتی بعد از مدتی دوباره به کدهای قدیمی جاوااسکریپت برمی‌گردیم، وجود Unit Test باعث می‌شود سریع‌تر متوجه شویم هر تابع چه ورودی‌ای می‌گیرد و چه خروجی‌ای باید تولید کند.
• تقسیم یک پروژه بزرگ جاوااسکریپتی به بخش‌های کوچک و قابل تست، پیدا کردن محل خطا را بسیار ساده‌تر می‌کند و زمان دیباگ را به‌شدت کاهش می‌دهد.

معایب Unit Testing

در کنار این مزایا، Unit Testing محدودیت‌هایی هم دارد که نباید نادیده گرفته شوند:

• Unit Test قادر نیست تمام باگ‌ها و اشکالات موجود در برنامه را تشخیص دهد و نباید به‌عنوان تنها روش تست نرم‌افزار در نظر گرفته شود.
• چون Unit Testing فقط روی بخش‌های کوچک برنامه تمرکز دارد، برای تست کامل سیستم کافی نیست و باید در کنار روش‌هایی مثل Integration Testing یا End-to-End Testing استفاده شود.

آموزش Unit Testing با یک مثال عملی

[note]

قبل از مثال این را در ذهن داشته باش: Unit Testing یعنی:

قبل از اینکه کل برنامه را اجرا کنیم،
یک تکه خیلی کوچک از کد را
با ورودی مشخص اجرا کنیم
و چک کنیم خروجی‌اش دقیقاً همانی هست که انتظار داریم یا نه.

[/note]

صورت مسئله: فرض کنید تابعی داریم که سن یک فرد را دریافت می‌کند و مشخص می‌کند که او بزرگسال است یا کودک.

• یک عدد می‌گیرد
• اگر عدد بزرگ‌تر از 18 باشد، می‌گوید "Adult"
• اگر 18 یا کمتر باشد، می‌گوید "Child"

این فقط یک تکه کوچک از برنامه است --> یعنی یک Unit.

checkAge(age)

در Unit Testing، این تابع را به‌صورت مستقل بررسی می‌کنیم. ابتدا یک مقدار مشخص (مثلاً ۲۰) به تابع می‌دهیم و انتظار داریم خروجی "Adult" باشد. اگر خروجی دقیقاً همان مقدار مورد انتظار باشد، تست با موفقیت انجام شده است.

تست اول: 

• ورودی: 20
• checkAge(20) --> باید "Adult" بدهد

○ اگر تابع "Adult" برگرداند --> تست پاس شده
○ اگر چیز دیگری برگرداند --> تست Fail شده

در قدم بعد، مقدار دیگری (مثلاً ۱۰) را به تابع می‌دهیم و انتظار داریم خروجی "Child" باشد. با موفقیت این تست، مطمئن می‌شویم که تابع در حالت‌های مختلف، رفتار درستی دارد.

تست دوم

• ورودی: 10
• checkAge(10) --> باید "Child" بدهد

○ اگر خروجی "Child" باشد --> تست پاس
○ اگر نباشد --> تست Fail

[note]

این دقیقاً مفهوم Unit Testing بود.

کاری که کردیم:

• یک واحد کوچک از کد را جدا کردیم
• به آن ورودی مشخص دادیم
• گفتیم چه خروجی‌ای انتظار داریم
• نتیجه را با انتظارمان مقایسه کردیم

[/note]

این تست‌ها قبل از اجرای کل برنامه انجام می‌شوند و به ما کمک می‌کنند مطمئن شویم هر بخش کوچک از کد به‌درستی کار می‌کند. به همین دلیل، Unit Testing باعث کاهش باگ‌ها و افزایش اطمینان در توسعه نرم‌افزار می‌شود.

نتیجه گیری

در این مطلب با هم بررسی کردیم که Unit Testing چیست و چه کاربردی دارد. زمانی که تصمیم می گیرید یک برنامه نویس حرفه ای شوید، باید بسیاری از تکنولوژی های مختلف را شناخته و بتوانید از آنها در پروژه خود استفاده کنید. Unit Test سطح اول آزمایش نرم افزار بوده که توسط توسعه دهندگان پروژه یا مهندسان کنترل کیفیت انجام می شود. اگر این تست درست انجام شود در مراحل بعدی توسعه محصول کار تست نرم افزار بسیار آسان می شود. به عنوان یک برنامه نویس حرفه ای بهتر است با روش تست نرم افزار کار بکنید. اگر تجربه کار با Unit Testing یا نظری درباره آن دارید، خوشحال می شویم با ما و کاربران سون لرن به اشتراک بگذارید.