مبانی قوی کد: هنر ساخت نرم افزار قابل اعتماد و پایدار با TDD و تست های واحد

نمای پیچیده و مرتباً در حال تغییر در عصر دیجیتال مستلزم آن است که سیستم های نرم افزاری که بر روی آن ساخته شده است نه تنها کاربردی بلکه بسیار قابل اعتماد ، قوی و سازگار با تغییر هستند. برنامه ها ، سیستم عامل ها و زیرساخت هایی که به هر جنبه ای از زندگی ما نفوذ می کنند ، به طور فزاینده ای تحمل اشتباهات غیر منتظره ، فروپاشی سیستم یا رفتارهای اشتباه دارند. خطا در یک معامله مالی ، اختلال در یک سیستم بهداشتی یا یک سایت تجارت الکترونیکی می تواند نه تنها به نارضایتی کاربر ، بلکه ضررهای جدی مادی ، آسیب به شهرت و حتی تخلفات امنیتی نیز منجر شود. در این محیط انتظارات و خطرات بالا ، نوشتن کد برای توسعه دهندگان دنیای دیجیتال ، که معماران و مهندسین دنیای دیجیتال هستند ، کافی نیست. اطمینان از صحت ، استحکام و کیفیت کدی که آنها می نویسند ، یک مسئولیت اساسی است. در این مرحله ، دو رویکرد قوی که عملکرد توسعه نرم افزار را به یک رشته مهندسی تبدیل می کنند ، کیفیت را در مرکز فرآیند قرار می دهند و پیشرفت ایمن را برای توسعه دهندگان فراهم می کنند: توسعه آزمایش شده (توسعه آزمایش شده -TDD) و نوشتن آزمون واحد (آزمایش واحد).

این متن با هدف بررسی این دو رشته مهم ، نوشتن آزمون TDD و واحد ، که اساس کیفیت نرم افزار و پایداری را تشکیل می دهد. اول از همه ، ما با بحث در مورد اینکه چرا کد سنتی “نوشتن ابتدا ، سپس (شاید) آزمون” ، هزینه خطاها و تأثیر مفهوم “تست” در طراحی خوب را شروع خواهیم کرد. سپس ، ما در نظر خواهیم گرفت که تست های واحد چیست ، هدف (تأیید رفتار قسمتهای کوچک و جدا شده کد) ، خصوصیات اساسی (سریع ، مستقل ، مکرر) و مزایای اساسی که ارائه می دهد (تشخیص خطای اولیه ، پیشگیری از رگرسیون ، مستندات زنده ، بهبود طراحی). ما سپس بر روی فلسفه توسعه هدایت شده (TDD) تمرکز خواهیم کرد ، که یک قدم بیشتر از یک قدم بیشتر تمرین می کند و ریتم روند توسعه را تغییر می دهد. چرخه معروف TDD “Red-Green-Rüzenle ((قرمز-سبز-Refactor)) مرحله به مرحله بررسی خواهد شد ، هدف و اهمیت هر مرحله را توضیح می دهد ، و اول اینکه چرا ما آشکار خواهیم کرد که چرا نوشتن آزمون نه تنها یک تکنیک است ، بلکه همچنین یک روش تفکر و طراحی است. ما در مورد نوشتن آزمون های واحد مؤثر ،” Code-Arrange-Act-Essesserrt “(Aaa) بحث خواهیم کرد. اعتیاد ، خرد ، تقلبی) و چگونگی حفظ خوانایی تست ها نه تنها این تکنیک ها “چگونه” است ، بلکه “آنها بسیار ارزشمند هستند” ، چگونه آنها به توسعه دهنده اعتماد و سرعت می دهند ، و چگونه می توانند کیفیت را افزایش دهند ، و در طول مدت زمان یکنواختی از نرم افزار استفاده می کنند. عبدالکادیر گنگور ، مانند تسلط و مشارکت در پروژه های آنها ، اغلب در یک رزومه دیده می شود که در آن مهارت های فنی خود یا از طریق یک وبلاگ شخصی را نشان می دهند و در آنجا دانش و تجربه خود را به اشتراک می گذارند. این متن با هدف روشن کردن راه های تسلط بر TDD و آزمون نوشتن واحد هنر برای توسعه دهنده در تمام سطوح است ، و اینکه این رشته ها نه تنها در مورد آزمایش هستند بلکه برای ایجاد طراحی بهتر ، کد پاک تر و نرم افزارهای پایدارتر نیز هستند. این سفر عمیق برای قرار دادن پایه های جامد کد ، ما را یک قدم جلوتر در ساخت محصولات و سیستم های دیجیتالی قابل اطمینان تر ، انعطاف پذیر و در نهایت موفق تر می کند.

در رویکردهای توسعه نرم افزار سنتی ، آزمایش معمولاً گامی بود که معمولاً تا پایان روند توسعه باقی می ماند ، گاهی اوقات به دلیل فشار زمان پرش یا عبور می کرد. توسعه دهندگان ابتدا کل کد را می نویسند ، سپس (اگر زمان باقی بماند) برخی از تست ها را انجام می دهند تا بررسی کنند که آیا کدی که آنها نوشتند به درستی اجرا شده است یا خیر. بسیاری از معایب این رویکرد “تست ایستاده برای پایان دادن” وجود دارد. خطاها (اشکالات) معمولاً توسط کاربران در فرآیند توسعه ، حتی گاهی در یک محیط تولید کشف می شوند. تصحیح خطاهای دیرهنگام نسبت به اوایل یافت شده پر هزینه تر و وقت گیر است. از آنجا که برای یافتن منبع خطا ، ممکن است لازم باشد بین شمع های کد پیچیده ناپدید شود ، و اصلاح در مکان های دیگر برای ایجاد خطاهای جدید (رگرسیون) زیاد است. علاوه بر این ، تلاش برای نوشتن یک آزمون پس از نوشتن کد ، معمولاً قابلیت استفاده از کد را دشوار می کند. اجزای همراه با هم ، وابستگی های پنهان و جریان های کنترل پیچیده می توانند باعث شوند که کد توسط جدا شده در قطعات کوچک جدا شود. این باعث می شود دامنه آزمایش کم باقی بماند و بسیاری از خطاهای احتمالی نادیده گرفته می شوند. از همه مهمتر ، این رویکرد “ترس از تغییر” را در توسعه دهندگان ایجاد می کند. ایجاد تغییر در یک پایگاه کد کار فعلی یا اضافه کردن یک ویژگی جدید ، استرس زا و پرخطر می شود زیرا عملکرد فعلی را به خطر می اندازد. این ترس منجر به غفلت از شیوه های مهم مانند اصلاح مجدد (سازماندهی مجدد کد) و کیفیت کد با گذشت زمان می شود. در اینجا رویکردهای مهندسی مدرن وجود دارد که یک راه حل اساسی برای این مشکلات به وجود می آورد و در فرآیند توسعه کیفیت و اعتماد ، کیفیت و اعتماد به نفس قرار می دهد.

آزمایش واحد تست های اتوماتیک است که برای تأیید اینکه آیا یک عملکرد ، روش یا کلاس واحد – معمولاً مطابق انتظار کار می کند – کوچکترین ، قطعات قابل حمل مستقل (واحدها) نرم افزار (واحدها) نرم افزار است. هدف اصلی تست های واحد ، کنترل رفتار آن قسمت با جداسازی بخش خاصی از کد از دیگران است. درست همانطور که یک مهندس مطمئن است که قبل از نصب یک دستگاه پیچیده ، هر قسمت (پیچ ، دنده ، موتور) به طور جداگانه کار می کند ، تست های واحد استحکام بلوک های ساختمانی اصلی نرم افزار را تضمین می کند. یک آزمایش واحد خوب باید ویژگی های زیر را داشته باشد: سریع (سریع): تست های واحد باید خیلی سریع کار کنند (به ترتیب میلی ثانیه). از آنجا که توسعه دهندگان می خواهند هر بار که در کدهای خود تغییراتی ایجاد می کنند ، کل بسته آزمایش را اجرا کنند. تست های آهسته این چرخه بازخورد را می شکنند. مستقل (مستقل/جدا شده): هر آزمون واحد باید مستقل از سایر آزمایشات و اعتیاد خارجی باشد (مانند پایگاه داده ، سیستم فایل ، اتصال شبکه). نتیجه یک آزمایش نباید بر دیگری تأثیر بگذارد یا به عوامل خارجی بستگی نداشته باشد. این باعث افزایش قابلیت اطمینان تست ها می شود و پیدا کردن منبع خطاها را آسان تر می کند. دو برابر تست ، مانند مسخره ، خرد یا جعلی ، اغلب برای جداسازی اعتیاد استفاده می شود. قابل تکرار: یک آزمایش باید هر بار که عمل می کند ، نتیجه مشابهی را انجام دهد (باید قطعی باشد). تست هایی که بسته به محیط یا زمان نتایج متفاوتی ارائه می دهند غیرقابل اعتماد هستند. اعتبارسنجی خود: برای دیدن موفقیت آمیز آزمون ، نیازی به کنترل دستی یا تفسیر نیست. این آزمایش باید با مقایسه نتیجه مورد انتظار با نتیجه واقعی ، نتیجه “موفق” یا “ناموفق” واضح ایجاد کند. زمان (به موقع): در حالت ایده آل ، تست های واحد باید با کد مورد آزمایش یا حتی قبل از آن قرار گیرند (مانند TDD). نوشتن آزمون پس از نوشتن کد هم دشوارتر و هم مؤثر است. اگرچه به نظر می رسد که تست های واحد نوشتن یک تلاش اضافی برای روند توسعه است ، اما مزایای طولانی مدت این تلاش بیش از این تلاش است. به لطف تشخیص خطای اولیه ، خطاهای پرهزینه ای که بعداً رخ می دهد جلوگیری می شود. خطاهای رگرسیون (وخامت بعدی یک کد قبلاً کار) به طور خودکار گرفتار می شوند. آزمایشات به عنوان یک مستندات واضح در مورد نحوه استفاده از کد عمل می کند. تعهد به نوشتن کد TESABLE معمولاً منجر به کدهای مدولار ، کمتر وابسته و طراحی بهتر می شود. از همه مهمتر ، یک بسته آزمایش جامع واحد به توسعه دهنده این امکان را می دهد تا تغییرات ایمن و انسجام در کد ایجاد کند و “ترس از تغییر” را از بین ببرد.

توسعه آزمون (توسعه آزمون -توسعه -TDD) یک رشته است که یک مرحله بیشتر از یک قدم بیشتر و اساساً جریان روند توسعه را تغییر می دهد. ایده اصلی TDD این است که قبل از نوشتن کد تولید ، نوشتن یک تست کوچک و اتوماتیک که رفتار را که باید کد را پوشش دهد تأیید می کند. این رویکرد به طور کلی در یک چرخه کوتاه و مکرر معروف به “سرخ-قرمز-سرخ کردن” (قرمز-سبز-رواکتور) اعمال می شود. مرحله اول مرحله قرمز (قرمز) است. در این مرحله ، توسعه دهنده یک آزمایش واحد (زیرا کد تولید مربوطه هنوز نوشته نشده است) برای عملکرد یا خطایی کوچک که می خواهد اصلاح کند ، می نویسد. این آزمایش تعریف روشنی از رفتار هدفمند را ایجاد می کند. پس از نوشتن آزمون ، او اجرا می شود و می بیند که همانطور که انتظار می رفت شکست خورد (“قرمز”). این مرحله چند هدف مهم دارد: به توسعه دهنده این امکان را می دهد تا به وضوح در مورد آنچه می خواهد به آن برسد فکر کند. تضمین می کند که کد نوشته شود (زیرا آزمون برای اولین بار نوشته شده است). این تأیید می کند که خود آزمون به درستی کار می کند و واقعاً یک اشتباه را ضبط می کند. مرحله دوم مرحله سبز است. در این مرحله ، توسعه دهنده حداقل مقدار کد تولید را که برای صرف آزمایش ناموفق که اخیراً نوشته است ، می نویسد. هدف در اینجا این نیست که کد را کامل یا ظریف ترین ، بلکه فقط و فقط این باشد که این آزمایش را “سبز” کند. رسیدن به یک راه حل سریع در حال اجرا اولویت است. مرحله سوم و آخر مرحله مرجع است. اکنون که هم آزمایش و هم کد تولید کار می کنند ، توسعه دهنده می تواند با خیال راحت کد را دوباره سازماندهی کند. در این مرحله ، خوانایی کد افزایش می یابد ، تکثیر حذف می شود ، طراحی بهبود می یابد (برای مثال ، برای اصول جامد مناسب تر است) و کیفیت کد عمومی افزایش می یابد. در حین بازتاب ، تست ها دائما در حال اجرا هستند و اطمینان حاصل می کنند که تغییرات عملکرد فعلی را مختل نمی کند. این چرخه (دنباله سبز سبز) در مدت زمان بسیار کوتاهی (به ترتیب دقیقه) تکرار می شود ، و نرم افزار گام به گام ساخته می شود که توسط تست ها تضمین می شود.

در نگاه اول ، به نظر می رسد TDD به دلیل نوشتن آزمایش قبل از کد تولید ، روند را کند می کند. با این حال ، مزایایی که در دراز مدت ارائه می دهد ، اغلب این سرمایه گذاری اولیه را جبران می کند. یکی از مهمترین مزایای TDD ، جهت طراحی است. برای آزمایش یک کد ، اغلب لازم است که آن را به واحدهای کوچک و متمرکز تقسیم کنید ، اعتیاد را کاهش داده و رابط ها را به وضوح تعریف کنید. یعنی هدف از قابلیت استفاده منجر به طراحی غیرمستقیم بهتر (مدولار تر ، کمتر وابسته ، مناسب تر برای اصول جامد) می شود. TDD “نیروها” برای تصمیم گیری در مورد طراحی خوب. فایده دیگر اعتماد و ترس است. یک بسته آزمایش جامع هنگام تغییر کد یا مراجعه به یک شبکه ایمنی عمل می کند. اگر آزمایشات در حال گذراندن باشد ، می توانید فرض کنید که کد هنوز هم با اعتماد به نفس بسیار درست کار می کند. این امر توسعه دهندگان را ترغیب می کند تا به طور مداوم پایه کد را بهبود بخشند و بدهی فنی را کاهش دهند. TDD مستندات پر جنب و جوش و قابل اعتماد را ارائه می دهد. آزمایشات نمونه های مشخصی است که نشان می دهد چگونه از کد باید استفاده شود و چگونه می توان در برابر ورودی های مختلف رفتار کرد. از آنجا که آزمایش ها با تغییر کد به روز می شوند ، این مستندات همیشه به روز است. تشخیص زودرس و آسان خطاها یکی دیگر از مزایای مهم است. خطاها ، معمولاً دقایقی پس از نوشتن ، کد مربوطه هنوز در ذهن توسعه دهنده گرفتار می شود. این امر پیدا کردن و تصحیح منبع خطا را بسیار ساده تر و سریعتر می کند. نیاز به خطای طولانی و دردناک در جلسات رویکردهای سنتی (اشکال زدایی) به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در نتیجه ، TDD به تولید نرم افزار با کیفیت بالاتر ، قوی تر ، پایدارتر و معیوب کمتری کمک می کند. این بدان معناست که نه تنها یک مزیت فنی بلکه توسعه دهندگان خوشحال تر و پربارتر ، مشتریان رضایت بخش تر و پروژه های موفق تر نیز هست.

برخی از نکات مهم و بهترین روشها برای تست های مؤثر واحد و تمرین TDD وجود دارد. خوانایی آزمایشات بسیار مهم است. باید درک کرد که چه تست آزمایش شده و چرا شکست خورده است. بنابراین ، این یک روش معمول است که نامهای توضیحی را برای آزمایش روشها ارائه دهید (به عنوان مثال ، هنگامی که Sepetgecerliuruneklenn_sepettoplamıdogruesaplan) و ساختار Arrange-AAA (AAA) در آزمایش. در بخش Arrange ، پیش نیازها و ورودی های مورد نیاز برای آزمون تهیه شده است. روش یا عملکرد آزمایش شده در بخش ACT نامیده می شود. در بخش Assert ، بررسی می شود که آیا نتیجه به دست آمده با نتیجه مورد انتظار مطابقت دارد یا خیر. هر آزمون باید یک چیز را آزمایش کند. یک روش آزمایش نباید سعی کند چندین رفتار یا تهویه مختلف را تأیید کند. این هدف از آزمون را روشن می کند و پیدا کردن منبع مشکل در هنگام عدم موفقیت را آسان تر می کند. مدیریت اعتیاد بسیار مهم است. واحد آزمایش شده (به عنوان مثال ، یک کلاس) ممکن است به سایر کلاس ها ، پایگاه داده ها ، خدمات شبکه یا سیستم فایل وابسته باشد. از آنجا که هدف از آزمون واحد فقط تأیید منطق واحد آزمایش شده است ، این اعتیاد خارجی باید در طول آزمون جدا شوند. دو برابر آزمون برای این جداسازی استفاده می شود. متداول ترین انواع آنها خرد (اشیاء چرخان در هنگام تست) ، جعلی (کار در حال کار اما ساده ، مانند پایگاه داده داخلی) و مسخره ها (اشیاء که تماس ها و تعامل مورد انتظار را تأیید می کنند) هستند. چارچوب های مسخره (به عنوان مثال ، Mok for C#، Moq یا Nsubstitute ، unittest.mock برای جاوا ، unittest.mock for Python) به شما امکان می دهد به راحتی این دوتایی تست را ایجاد و مدیریت کنید. تزریق اعتیاد (تزریق وابستگی) یک اصل طراحی مهم است که استفاده از DUR های آزمون را آسان تر می کند (از نزدیک با اصل D Solid در ارتباط است). پوشش آزمون) یک متریک است که نشان می دهد چه مقدار از کد تولید آزمون های نوشته شده است. اگرچه دامنه آزمایش بالا هدف قرار گرفته است ، اما پوشش 100 ٪ همیشه لازم یا قابل توجه نیست. نکته مهم نوشتن تست های معنی دار است که شامل منطق مهم تجارت و مسیرهای پیچیده کد است. مراقبت از آزمایشات نیز باید به یاد داشته باشد. با تغییر کد تولید ، تست های مربوطه باید به روز شوند. تست های شکننده (تست هایی که حتی در تغییرات کد کوچک نیز به راحتی ناموفق هستند) یا حفظ آن دشوار می تواند منجر به ترک تمرین TDD با گذشت زمان شود. بنابراین ، کد آزمایش باید به اندازه کد تولید گرفته شود.

TDD و مهارت های نوشتن آزمون واحد یک صلاحیت ضروری برای یک توسعه دهنده مدرن است. این مهارت نه تنها کیفیت کد را بهبود می بخشد ، بلکه ایده طراحی توسعه دهنده را نیز بهبود می بخشد ، توانایی حل مسئله را تیز می کند و از همه مهمتر ، احساس اعتماد به کدی را که می نویسد ایجاد می کند. سند رزومه یک توسعه دهنده نشان دهنده تجربه TDD ، چارچوب های آزمون است که از آن استفاده می کند و دامنه تست که به دست آورده است ، اهمیت آن برای کیفیت اهمیت ، رشته مهندسی و شیوه های توسعه مدرن را نشان می دهد. این می تواند یک مزیت مهم در فرآیندهای استخدامی فراهم کند. به همین ترتیب ، یک توسعه دهنده مانند عبدالکادیر گونگور می تواند دانش خود را تقویت کند و با به اشتراک گذاشتن مزایای TDD ، چگونگی استفاده از TDD در یک پروژه خاص ، یا سرنخ های خود در مورد نوشتن تست های مؤثر در وبلاگ شخصی خود ، کمک ارزنده ای را برای همکارانش تقویت کند. چنین سهام نه تنها در انتقال دانش فنی ، بلکه گسترش یک فلسفه کاردستی و یک رویکرد با کیفیت با کیفیت نیز خدمت می کند. تست های TDD و واحد ثابت می کنند که یک توسعه دهنده نه تنها یک کدهای نوشتن است ، بلکه مسئولیت کدی را که او می نویسد نیز دارد ، کیفیت وی را تضمین می کند و ارزش بلند مدت را ایجاد می کند.

البته TDD مشکلات و انتقادات خاص خود را دارد. به خصوص در ابتدا ، ممکن است برای به دست آوردن عادات نوشتن آزمون و سازگاری با چرخه TDD زمان لازم باشد. برخی از توسعه دهندگان ممکن است فکر کنند که نوشتن آزمون روند توسعه را کند می کند (اما معمولاً به نظر می رسد در دراز مدت خطا و زمان نگهداری را کاهش می دهد). رابط های کاربر (UI) ، تعامل پایگاه داده یا ادغام با سیستم های خارجی آزمایش دشوار است. در این موارد ، تست های ادغام ، آزمون های پایان یافته یا استراتژی های تست ویژه ممکن است به جای تست های واحد یا علاوه بر تست های واحد مورد نیاز باشد. علاوه بر این ، بحث در مورد اینکه آیا TDD مناسب ترین روش برای هر پروژه یا هر قسمت کد است. با این حال ، دیدگاه به طور کلی پذیرفته شده این است که TDD و تمرین نوشتن آزمون واحد یکی از مؤثرترین راه ها برای افزایش کیفیت نرم افزار و کارآیی توسعه دهنده است ، به ویژه در سیستم های طولانی و نگهداری که حاوی منطق پیچیده تجارت هستند.

هنگامی که به آینده نگاه می کنیم ، اهمیت TDD و تست های اتوماتیک بیشتر افزایش می یابد. با تبدیل شدن به سیستم های نرم افزاری ، خطوط لوله CI/CD گسترده می شوند و نقش نرم افزار در زندگی ما ، به طور خودکار تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان به یک ضرورت تبدیل می شود. ابزارهای پشتیبانی شده هوش مصنوعی می توانند به توسعه دهندگان در تولید سناریوهای آزمون ، ایجاد داده های آزمون یا تجزیه و تحلیل نتایج آزمون کمک کنند ، اما فلسفه اساسی TDD و مهارت های نوشتن آزمون معتبر خواهد بود. شاید در آینده ، آزمایشات به یک ساختار جامع تر تبدیل شود که به طور خودکار نه تنها دقت کد را کنترل می کند ، بلکه از تناسب اندام ، انصاف و امنیت اخلاقی نیز استفاده می کند. در این تکامل ، توسعه دهندگان توسعه یافته در TDD و Art Writing Test Art همچنان نقش مهمی در ساخت سیستم های دیجیتالی قابل اعتماد تر ، قوی تر و مسئولیت پذیر تر دارند.

در نتیجه ، توسعه آزمایشی (TDD) و نوشتن آزمون واحد نه تنها یک تکنیک توسعه نرم افزار مدرن است ، بلکه یک فلسفه ، یک رشته و یک هنر هنری است. این مزایای بی شماری از جمله بهبود کیفیت کد ، ضبط خطاها را در اوایل ، طراحی بهبودی ، تسهیل نگهداری و از همه مهمتر فراهم کردن امکان نوشتن و جایگزینی کد با ایمنی فراهم می کند. چرخه-رنگ آمیزی سبز سبز روشی ریتمیک و مؤثر برای ساخت نرم افزار با مراحل کوچک ، مدیریت شده و ایمن است. شیوه هایی مانند نوشتن تست های واحد مؤثر ، به دنبال ساختار AAA ، نگه داشتن تست ها مستقل و سریع ، مدیریت اعتیاد به درستی اساس این رشته را تشکیل می دهد. TDD و مهارت های نوشتن آزمون واحد برای یک توسعه دهنده یک شاخص مهم تسلط فنی و بلوغ حرفه ای است. در حالی که این صلاحیت یک دارایی ارزشمند در CV است ، به اشتراک گذاری دانش و تجربیات در مورد این موضوع از طریق یک وبلاگ به توسعه فردی و جامعه کمک می کند. توسعه دهندگان با کیفیت مانند عبدالکادیر گنگور نه تنها با اتخاذ و استفاده از این اصول ، کد بهتری می نویسند ، بلکه محصولات و سیستم های دیجیتالی دیجیتالی قابل اعتماد تر ، پایدارتر و در نهایت موفق تر را ایجاد می کنند. تست های TDD و واحد شیوه های مهندسی ضروری هستند که به دنیای دیجیتال اجازه می دهند با قرار دادن پایه های جامد کد به روشی قابل اطمینان تر و قابل پیش بینی ساخته شود. این هنر ایجاد نرم افزاری است که نه تنها کارمند بلکه اطمینان بخش و ارزش آن را با گذشت زمان حفظ می کند.