Wat is het testen van eenheden?

Unittesten is een software development Proces waarbij afzonderlijke componenten of code-eenheden worden getest om er zeker van te zijn dat ze correct functioneren.

Wat is het testen van eenheden?

Unit testing is een fundamentele praktijk in softwareontwikkeling die het testen van de kleinste individuele onderdelen van een softwareprogramma omvat. een programma, ook wel eenheden genoemd, om te controleren of ze functioneren zoals verwacht.

Een eenheid verwijst in deze context doorgaans naar een enkele functie, methode of klasse binnen een groter geheel. codebasis. Door deze units te isoleren, kunnen ontwikkelaars zich richten op hun gedrag in een gecontroleerde omgeving, en ervoor zorgen dat elke unit de juiste output produceert op basis van een specifieke input. Deze isolatie zorgt voor vroege detectie van bugs of fouten in het ontwikkelingsproces, waardoor debugging beter beheersbaar wordt en de kans op defecten in complexere, geïntegreerde systemen afneemt.

Hoe werken unittests?

Hieronder vindt u een stapsgewijze uitleg van hoe unittests werken:

1. Identificeer de te testen eenheid. Ontwikkelaars identificeren eerst het kleinste deel van de codebase dat ze willen testen, zoals een functie of methode. De unit moet een duidelijke invoer en uitvoer hebben om te verifiëren of het werkt zoals bedoeld.
2. Testcases schrijven. Testcases worden geschreven om verschillende scenario's te definiëren die de unit kan tegenkomen. Dit omvat standaard-, grens- en edgecases. De test moet de invoer, de verwachte uitvoer en de voorwaarden waaronder de unit moet slagen of falen, specificeren.
3. Richt de testomgeving in. Een test omgeving is gemaakt om de omstandigheden te simuleren waaronder de unit zal draaien. Dit kan het initialiseren van objecten, het instellen van noodzakelijke afhankelijkheden of het leveren van mock-data inhouden om de unit te isoleren van andere delen van het systeem.
4. Voer de test uit. De unit wordt uitgevoerd met de testinputs in de geïsoleerde omgeving. De test wordt uitgevoerd en vergelijkt de werkelijke output van de unit met het verwachte resultaat.
5. Analyseer de resultaten. Het resultaat van de unit test wordt gecontroleerd. Als de werkelijke output overeenkomt met de verwachte output, slaagt de test. Als dat niet het geval is, mislukt de test en moet het probleem in de code worden aangepakt.
6. Refactoren of debuggen indien nodig. Als de test mislukt, wordt de code beoordeeld om het probleem op te lossen. Ontwikkelaars kunnen de eenheid of de omstandigheden waaronder deze wordt getest aanpassen en de test wordt opnieuw uitgevoerd om ervoor te zorgen dat het probleem is opgelost.
7. Herhaal het procesZodra een unittest slaagt, wordt deze onderdeel van de reeks geautomatiseerde tests die regelmatig wordt uitgevoerd, vooral na codewijzigingen, om ervoor te zorgen dat er geen nieuwe bugs worden geïntroduceerd. Na verloop van tijd worden er meer units getest en toegevoegd aan deze suite, waardoor een uitgebreide teststructuur ontstaat.

Voorbeeld van unittesten

Hier is een eenvoudig voorbeeld van een unit-test voor een Python functie die de som van twee getallen berekent. De unit test controleert of de functie correct werkt door verschillende invoer door te geven en de uitvoer te verifiëren.

Functie om te testen

# The function being tested

def add_numbers(a, b):

    return a + b

# Unit test class

class TestAddNumbers(unittest.TestCase):

    # Test case: adding positive numbers

    def test_add_positive(self):

        result = add_numbers(3, 5)

        self.assertEqual(result, 8)  # Expected result: 8

    # Test case: adding negative numbers

    def test_add_negative(self):

        result = add_numbers(-2, -3)

        self.assertEqual(result, -5)  # Expected result: -5

    # Test case: adding a positive and a negative number

    def test_add_mixed(self):

        result = add_numbers(7, -3)

        self.assertEqual(result, 4)  # Expected result: 4

    # Test case: adding zero

    def test_add_zero(self):

        result = add_numbers(0, 5)

        self.assertEqual(result, 5)  # Expected result: 5

# Code to run the tests

if __name__ == '__main__':

    unittest.main()

Uitleg:

• getallen_optellen(a, b) is de te testen functie, die eenvoudigweg twee getallen optelt.
• De unit testklasse TestAddNumbers bevat vier testmethoden, elk gericht op een specifiek scenario:
  • test_add_positive: Test de optelling van twee positieve getallen.
  • test_add_negative: Test de optelling van twee negatieve getallen.
  • test_add_mixed: Test het optellen van een positief en een negatief getal.
  • test_add_zero: Test de optelling van een getal en nul.

Wat wordt bereikt met unittesten?

Unit testing bereikt verschillende belangrijke doelstellingen die bijdragen aan de kwaliteit, betrouwbaarheid en onderhoudbaarheid van software. Dit is wat doorgaans wordt bereikt met unit testing:

• Vroege bugdetectie. Unit testing helpt bugs vroeg in het ontwikkelingsproces te detecteren, voordat de code in grotere systemen wordt geïntegreerd. Hierdoor kunnen ontwikkelaars problemen bij de bron identificeren en oplossen, waardoor debuggen eenvoudiger en efficiënter wordt.
• Codekwaliteit en stabiliteit. Door afzonderlijke code-eenheden te testen, kunnen ontwikkelaars ervoor zorgen dat elk onderdeel correct functioneert. Dit leidt tot een hogere algehele codekwaliteit en stabielere software, waardoor de kans op defecten wordt verkleind wanneer de code wordt geïntegreerd met andere componenten.
• Vertrouwen tijdens refactoringUnittests dienen als vangnet bij het aanbrengen van wijzigingen in de codebase, zoals refactoringOntwikkelaars kunnen met vertrouwen code refactoren, wetende dat als de unit-tests slagen, ze niet onbedoeld bestaande functionaliteit hebben verbroken.
• Verbeterd codeontwerp. Het schrijven van unittests stimuleert beter softwareontwerp. Om units gemakkelijker te kunnen testen, ontwerpen ontwikkelaars hun code vaak modulairder, met een duidelijke scheiding van aandachtspunten. Dit leidt tot schonere, beter te onderhouden code.
• Lagere kosten voor het oplossen van bugs. Omdat unittests bugs vroegtijdig identificeren, zijn de kosten voor het oplossen van die bugs lager vergeleken met het oplossen ervan later in de ontwikkelingscyclus of na de release. Hoe eerder een defect wordt ontdekt, hoe makkelijker en goedkoper het is om het op te lossen.
• Ondersteuning voor continue integratie en implementatieUnittests worden doorgaans geautomatiseerd en doorlopend uitgevoerd, wat moderne ontwikkelingspraktijken ondersteunt, zoals continue integratie (CI) en continue implementatie (CD)Geautomatiseerde tests zorgen ervoor dat wijzigingen geen nieuwe bugs in de codebase introduceren en dat de integriteit van de code in de loop van de tijd behouden blijft.
• Gedocumenteerd gedrag. Unittests fungeren als documentatie voor de code. Ze specificeren hoe de code zich naar verwachting zal gedragen onder verschillende omstandigheden, waardoor het voor andere ontwikkelaars gemakkelijker wordt om de beoogde functionaliteit van elke unit te begrijpen.

Unit-testtechnieken

Unit-testtechnieken zijn benaderingen die worden gebruikt om individuele eenheden van een programma op een effectieve en gestructureerde manier te testen. Deze software testtechnieken helpen ervoor te zorgen dat de code grondig wordt getest, waarbij verschillende scenario's en potentiële edge cases worden behandeld. Hier zijn de belangrijkste technieken die worden gebruikt bij unit testing.

Black Box-testen

Bij black box-testen richt de tester zich alleen op de invoer en uitvoer van de unit, zonder enige kennis van de interne werking van de code. Het doel is om te verifiëren dat de unit zich gedraagt ​​zoals verwacht onder verschillende omstandigheden. Testers hoeven de implementatiedetails niet te begrijpen, maar controleren of de functie aan de vereisten voldoet op basis van invoer en uitvoer.

Witte doos testen

White box testing omvat het testen van de interne structuur en logica van de unit. De tester heeft volledige kennis van de code en kan tests ontwerpen die specifieke codepaden, beslissingspunten en branches oefenen. Deze techniek helpt ervoor te zorgen dat de logica en flow van de code correct zijn, en dat edge cases en potentiële uitvoeringspaden worden gedekt.

Grijze doos testen

Gray box testing is een hybride aanpak waarbij de tester gedeeltelijke kennis heeft van de interne werking van de unit. Deze techniek combineert elementen van beide black box en white box testen, waardoor de tester beter geïnformeerde testcases kan ontwerpen op basis van inzicht in de werking van de code, terwijl er ook wordt gefocust op het externe gedrag van de unit.

Verklaring Dekking

Deze techniek zorgt ervoor dat elke statement in de code minstens één keer wordt uitgevoerd tijdens het testen. Het doel is om ervoor te zorgen dat alle regels code worden gedekt door de tests, waardoor de kans op ontbrekende fouten die verborgen zijn in niet-uitgevoerde codepaden wordt verkleind.

Branchedekking

Branch coverage richt zich op het testen van alle mogelijke branches of beslissingspunten in de code. Elke voorwaardelijke verklaring, zoals if of else, moet worden getest om ervoor te zorgen dat elke branch zich correct gedraagt. Deze techniek helpt bugs te ontdekken die kunnen optreden wanneer bepaalde branches niet worden uitgevoerd.

Paddekking

Path coverage test alle mogelijke paden door een code-eenheid. Het doel is om ervoor te zorgen dat elke mogelijke reeks uitvoeringspaden wordt getest, inclusief combinaties van branches. Deze techniek biedt uitgebreidere dekking dan branch testing, waardoor zelfs complexe beslissingslogica grondig wordt getest.

Mutatie testen

Mutatietesten omvatten het introduceren van kleine veranderingen of mutaties in de code en het uitvoeren van de unittests om te zien of ze deze veranderingen opvangen. Als de tests mislukken, geeft dit aan dat de testsuite effectief is. Als de tests slagen ondanks de mutatie, moeten de testcases mogelijk worden verbeterd om alle scenario's te dekken.

Voordelen en uitdagingen van unittesten

Unittesten spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de softwarekwaliteit, maar net als bij elke ontwikkelingspraktijk kent het zowel voor- als nadelen.

Voordelen:

Unittesten bieden talloze voordelen die de softwareontwikkeling verbeteren:

• Vroege bugdetectie. Unittests vangen bugs vroeg in het ontwikkelingsproces op, voordat code wordt geïntegreerd met andere delen van het systeem. Dit vermindert de inspanning en tijd die nodig is om fouten later te vinden en te verhelpen, wat leidt tot efficiëntere ontwikkelingscycli.
• Verbeterde codekwaliteit. Door unittests te schrijven, worden ontwikkelaars aangemoedigd om schonere, meer modulaire code te schrijven. Elke code-eenheid is ontworpen met duidelijke invoer en uitvoer, wat de algehele leesbaarheid, onderhoudbaarheid en het ontwerp van de code verbetert.
• Vertrouwen herstructureren. Unittests bieden een vangnet bij het maken van wijzigingen of het refactoren van code. Ontwikkelaars kunnen de codebase met vertrouwen aanpassen, wetende dat als de unittests slagen, de kernfunctionaliteit van de code intact blijft.
• Ondersteunt continue integratie. Unittests zijn meestal geautomatiseerd en kunnen worden geïntegreerd in continuous integration (CI)-pipelines. Dit zorgt ervoor dat nieuwe wijzigingen de bestaande code niet verstoren, wat de betrouwbaarheid van de software verbetert en ontwikkelingscycli versnelt.
• Sneller debuggen. Het isoleren van bugs is makkelijker met unit testing, omdat de test zich richt op specifieke code-eenheden. Wanneer een test faalt, weten ontwikkelaars precies waar het probleem ligt, wat de debugtijd en -inspanning vermindert.
• Lagere kostenOmdat bugs vroegtijdig worden ontdekt, kost het minder om ze te verhelpen dan wanneer u problemen later in de ontwikkelingscyclus ontdekt, vooral na de implementatie.
• Fungeert als documentatie. Unittests dienen als een vorm van documentatie, die laat zien hoe individuele stukken code zich moeten gedragen. Dit helpt nieuwe ontwikkelaars of teamleden om snel het verwachte gedrag van een unit te begrijpen, wat de leercurve verkleint.
• Zorgt voor functionaliteit in isolatie. Unit testing zorgt ervoor dat elke unit van de code correct functioneert in isolatie, zonder afhankelijkheden van andere delen van het systeem. Dit garandeert dat units individueel goed presteren voordat ze worden geïntegreerd in het grotere systeem.

Uitdagingen

Hieronder staan ​​de belangrijkste uitdagingen waar ontwikkelaars mee te maken kunnen krijgen bij het werken met unittesten:

• Tijdrovend om te schrijven en te onderhouden. Het schrijven van uitgebreide unittests kan tijdrovend zijn, vooral in grote projecten met veel componenten. Het up-to-date houden van deze tests naarmate de codebase evolueert, vereist voortdurende inspanning. Ontwikkelaars moeten voortdurend tests aanpassen om veranderingen in functionaliteit te weerspiegelen, wat het ontwikkelingsproces kan vertragen.
• Moeilijkheden bij het testen van complexe logicaComplexe systemen, vooral die met afhankelijkheden van databases, externe APIs, of andere services, zijn lastig te testen. Het nabootsen of simuleren van deze externe afhankelijkheden kan ingewikkelde opstellingen vereisen, waardoor het lastiger wordt om afzonderlijke units geïsoleerd te testen.
• Onvolledige testdekking. Het bereiken van volledige testdekking is moeilijk. Zelfs met een grondige reeks tests kunnen sommige edge cases of onvoorziene omstandigheden over het hoofd worden gezien. Zonder volledige dekking kunnen bepaalde defecten er nog steeds doorheen glippen, vooral als tests alleen de basisfunctionaliteit dekken en niet alle mogelijke paden of branches.
• Vals gevoel van veiligheid. Een groot aantal geslaagde unittests kan soms een vals gevoel van veiligheid creëren. Alleen omdat unittests slagen, garandeert niet dat het algehele systeem correct zal functioneren wanneer het geïntegreerd is. Unittests richten zich op geïsoleerde componenten, dus problemen met integratie, prestaties of edge-case scenario's worden mogelijk niet gedetecteerd.
• Fragiele testen. Unittests kunnen kwetsbaar worden en vaak kapotgaan wanneer de codebase verandert. Kleine wijzigingen in de code, met name in nauw gekoppelde systemen, kunnen testaanpassingen vereisen, wat leidt tot constant onderhoud van de testsuite.
• Beperkte reikwijdte. Unit testing richt zich op het testen van afzonderlijke units in isolatie, wat betekent dat het geen problemen vastlegt die gerelateerd zijn aan systeemintegratie, prestaties of real-world gebruiksscenario's. Ontwikkelaars moeten unit testing mogelijk aanvullen met andere soorten tests, zoals integratietesten of end-to-end testen, om de algehele betrouwbaarheid van het systeem te garanderen.
• Niet geschikt voor alle soorten code. Sommige code, zoals gebruikersinterfaces (UI) of complexe algoritmen die afhankelijk zijn van visuele of real-world interacties, kunnen moeilijk effectief te testen zijn. In dergelijke gevallen bieden unit tests mogelijk niet voldoende dekking of validatie van het gedrag van de software in real-world scenario's.

Unit-testen versus integratietesten

Unit testing richt zich op het testen van afzonderlijke componenten of code-eenheden in isolatie, om ervoor te zorgen dat elk onderdeel op zichzelf correct functioneert. Het stelt ontwikkelaars in staat om bugs vroegtijdig te ontdekken en zorgt ervoor dat kleine stukjes code zich gedragen zoals verwacht.

Integratietesten evalueren daarentegen hoe meerdere eenheden samenwerken en identificeren problemen die kunnen ontstaan ​​door de interactie tussen verschillende componenten, zoals niet-overeenkomende gegevensformaten of onjuiste afhankelijkheden.

Terwijl unittests ervoor zorgen dat de kleinste onderdelen van de applicatie correct werken, bevestigen integratietests dat deze onderdelen correct functioneren wanneer ze worden gecombineerd, waardoor potentiële fouten worden aangepakt die unittests mogelijk missen. Samen bieden beide soorten testen een uitgebreid beeld van de betrouwbaarheid van software.

Unit-testen versus functionele testen

Unit testing richt zich op het verifiëren van het gedrag van individuele componenten of kleine code-eenheden, zoals functies of methoden, geïsoleerd van de rest van het systeem. Het is doorgaans geautomatiseerd en stelt ontwikkelaars in staat om bugs vroegtijdig te ontdekken door ervoor te zorgen dat elk onderdeel werkt zoals verwacht onder gecontroleerde omstandigheden.

Functioneel testen daarentegen beoordeelt het gedrag van het systeem als geheel, en valideert dat de software voldoet aan de gespecificeerde vereisten door end-to-end functionaliteit te testen. Terwijl unit testing meer technisch en intern is, is functioneel testen breder en gebruikersgericht, met de focus op de vraag of het systeem de verwachte resultaten levert in real-world scenario's. Samen bieden ze uitgebreide testdekking vanuit zowel het code- als het systeemniveauperspectief.

Unit-testen versus regressietesten

Unit testing richt zich op het verifiëren van de functionaliteit van individuele componenten of code-eenheden in isolatie, om ervoor te zorgen dat elk onderdeel zich gedraagt ​​zoals verwacht. Het wordt meestal vroeg in de ontwikkeling gedaan om bugs op unitniveau te vangen.

Regressietesten zijn daarentegen breder van opzet en worden uitgevoerd na wijzigingen of updates van de codebase. Het doel hiervan is om te verifiëren dat deze wijzigingen niet onbedoeld nieuwe defecten hebben geïntroduceerd of bestaande functionaliteit hebben verbroken.

Terwijl unittests beperkt zijn en zich richten op afzonderlijke eenheden, evalueren regressietests de stabiliteit en correctheid van het gehele systeem na wijzigingen. Vaak wordt hierbij een combinatie van unittests, integratietests en tests op systeemniveau gebruikt.