توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

مقدمه

توسعه‌ی مبتنی بر آزمون (Test-driven Development) یک روش مهم در فرآیند توسعه‌ی نرم‌افزار است که با هدف بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان نرم‌افزارها، به‌طور گسترده‌ای در صنعت نرم‌افزار استفاده می‌شود. این روش، با تأکید بر طراحی و نوشتن تست‌ها در مرحله‌ی ابتدایی توسعه، ابتدا تست‌ها را نوشته و سپس پیاده‌سازی کد نرم‌افزاری موردنظر را انجام می‌دهد. هدف اصلی توسعه‌ی مبتنی بر آزمون، تضمین عملکرد صحیح و قابل اعتماد نرم‌افزار و کاهش خطاها است.

استفاده از توسعه‌ی مبتنی بر آزمون برای بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان نرم‌افزارها و افزایش سرعت توسعه بهره‌مندی‌های قابل توجهی دارد. مطالعات و پژوهش‌های انجام شده نشان می‌دهند که استفاده از توسعه‌ی مبتنی بر آزمون منجر به کاهش خطاها، اشکالات و باگ‌های نرم‌افزار، افزایش کیفیت و عملکرد آن، کاهش هزینه‌های ناشی از خطاها و تست‌های دستی و افزایش رضایت کاربران می‌شود. [۱][۲]

توسعه‌ی مبتنی بر آزمون به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا روند توسعه را بهبود دهند و تغییرات در نرم‌افزار را با اطمینان و کاهش احتمال وقوع خطاها اعمال کنند. با اجرای تست‌ها در هر مرحله از توسعه، تأیید می‌شود که تغییرات و بهبودهای اعمال شده در نرم‌افزار همانطور که انتظار می‌رود عمل می‌کنند و هیچ اثر غیرمنتظره‌ای در سایر قسمت‌های نرم‌افزار ایجاد نمی‌شود. با توجه به مزایای مذکور و مطالعات انجام شده در زمینه توسعه مبتنی بر آزمون، این روش به عنوان یک روش مؤثر در توسعه‌ی نرم‌افزار، با توجه به شواهد علمی و مزایای آن، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

اصول کلیدی و جریان توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

توسعه‌ی مبتنی بر آزمون (TDD) یک مدل چابک فرآیند توسعه‌ی نرم‌افزار است. مانند سایر مدل‌های چابک، این روش نرم‌افزار را در iterationهای کوچک می‌سازد که در هر مرحله ابتدا باید یک تست خودکار نوشته شود و سپس یک قطعه کد کوچک نوشته شود که بتواند آن تست را با موفقیت پشت سر بگذارد. این قطعه کد بعداً برای بهبود، بازآرایی می‌شود. در واقع TDD مخالف رویکردهای سنتی توسعه‌ی نرم‌افزار است که از طراحی و کدنویسی شروع شده و سپس برای آن تست نوشته می‌شود. در توسعه‌ی مبتنی بر آزمون، تست قبل از کدنویسی انجام می‌شود. هدف TDD همانطور که گفته شد کاهش نرخ خطا و بهبود کیفیت کد است. TDD با دریافت بازخورد سریع از طریق تست، به نوشتن کد تمیز برای پیاده‌سازی یک نیازمندی کمک می‌کند. [۳]

برای توسعه‌ی مبتنی بر آزمون دو قانون تعریف شده است: [۴]

۱) همیشه فقط در صورت شکست یک تست، برای آن کد بنویسید: این قانون بر اهمیت نوشتن یک تست شکست‌خورده قبل از پیاده‌سازی هر عملکرد جدید یا ایجاد تغییرات در کد موجود تاکید می‌کند. ایده این است که با ایجاد یک مورد آزمون (test case) شروع کنید که رفتار یا ویژگی مورد نظری که می‌خواهید پیاده‌سازی کنید را تعریف می‌کند. از آن‌جایی که شما هنوز هیچ کدی ننوشته‌اید، تست با شکست مواجه خواهد شد. این موضوع، تضمین می‌کند که شما یک هدف مشخص و دقیق برای پیاده‌سازی دارید. با پیروی از این قانون، یک حلقه بازخورد ایجاد می‌کنید که در آن به طور مداوم تلاش می‌کنید تا با نوشتن حداقل مقدار کد لازم، تست شکست‌خورده را پاس کنید. پس از گذراندن تست، می‌توانید به مورد آزمون بعدی بروید یا کد خود را با اطمینان خاطر بازآرایی کنید و بدانید که هیچ مشکل جانبی ناخواسته‌ای برای خود ایجاد نکرده‌اید.

۲) همیشه تکراری را حذف کنید: این قانون توسعه‌دهندگان را تشویق می‌کند تا هر گونه افزونگی یا تکرار را در پایگاه کد خود حذف کنند. هنگامی که متوجه الگوهای تکراری یا منطق مشابه در تست‌ها یا کد تولیدی خود می‌شوید، استخراج و انتزاع آن‌ها به اجزا یا توابع reusable، مهم است. تکرار در کد می‌تواند منجر به مشکلات متعددی شود، مانند افزایش تلاش‌ برای حفاظت و نگهداری، احتمال بیش‌تر وجود خطاها و کاهش خوانایی کد. با حذف موارد تکراری، طراحی و ساختار کلی پایگاه کد خود را بهبود می‌بخشید و آن را قابل نگهداری، خواناتر و مستعد به خطای کم‌تری می‌کنید. اعمال این قانون نه تنها به حذف تکرار در یک تست یا فایل کد، بلکه به شناسایی الگوهای رایج در چندین تست یا ماژول نیز گسترش می‌یابد.

این دو قانون با هم کار می‌کنند تا فرآیند توسعه را در TDD هدایت کنند. با تمرکز بر نوشتن تست‌های شکست‌خورده، ابتدا مطمئن می‌شوید که کد شما نیازمندی‌های مورد نظر را برآورده می‌کند. به طور هم‌زمان، با حذف تکراری‌ها، پایگاه کد خود را قابل مدیریت‌تر و قابل درک‌تر می‌کنید که منجر به توسعه‌‌ی بهتر می‌شود.

با توجه به این دو قانون، توسعه‌ی مبتنی بر آزمون را می‌توان به عنوان یک مدل توسعه‌ی iterative تعریف کرد که در آن برنامه‌نویس موارد آزمون را قبل از نوشتن کد با استفاده از نیازمندی‌ها استخراج می‌کند. سپس کدی برای افزایش عملکردی کوچک نوشته می‌شود تا در تست پاس شود و در صورت شکست تست، کد می‌تواند به طور مکرر برای افزایش کیفیت و طراحی مجدداً تغییر داده شود. فرآیند پنج مرحله‌ای دقیق‌تر برای توسعه تست محور در شکل زیر مورد بحث قرار گرفته است: [۴]

۱) یک مورد آزمون جدید برای عملکردی کوچک اضافه کنید.

۲) تمام موارد آزمون را اجرا کنید و بررسی کنید که آیا مورد آزمون جدید شکست خورده است.

۳) کدی بنویسید که تست را با موفقیت پشت سر بگذارد.

۴) همه‌ی موارد آزمون را دوباره اجرا کنید تا ببینید آیا همگی موفق هستند یا خیر.

۵) کد را برای حذف تکراری‌ها بازآرایی کنید.

جریان توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

همان‌طور که گفتیم، جریان توسعه‌ی مبتنی بر آزمون، فرآیندی پنج مرحله‌ای‌ست:

۱) معرفی یک آزمون: رویکرد TDD با نوشتن یک آزمون برای نیازمندی مورد نظر شروع می‌شود. توسعه‌دهنده یک آزمون خودکار ایجاد می‌کند که نیاز به درک جامعی از نیازمندی‌ها دارد. با نوشتن تست‌ها قبل از کد، توسعه‌دهندگان می‌توانند روی نیازمندی‌ها تمرکز کنند و شرایط استثنائات مربوط به ویژگی جدید را مدیریت کنند. خواسته‌های کاربر و موارد استفاده به عنوان دستورالعملی برای طراحی این تست‌ها عمل می‌کنند.

۲) اجرای تمام موارد آزمون برای اطمینان از شکست: در این مرحله، توسعه‌دهنده تمام آزمون‌های موجود را اجرا می‌کند که به ناچار به دلیل عدم وجود کد اجرای عملکرد مورد نیاز، آزمون جدید با شکست مواجه می‌شود.

۳) نوشتن کد: توسعه‌دهنده کدی را می‌نویسد که برای قبولی در آزمون کافی است. در این مرحله، کد ممکن است کامل نباشد، اما هدف اولیه تولید کدی است که آزمون را با موفقیت پشت سر بگذارد. اصلاح بیش‌تر کد می‌تواند در مراحل بعدی رخ دهد.

۴) اجرای مجدد همه‌ی آزمون‌ها: توسعه‌دهنده تمام آزمون‌ها را مجددا اجرا می‌کند تا مشخص شود آیا کد جدید نوشته‌شده درست عمل می‌کند یا خیر. اگر کد بدون تأثیر بر تست‌های گذرانده‌شد‌ه‌ی قبلی کار کند، نشان می‌دهد که کد جدید همه‌ی نیازمندی‌ها را برآورده می‌کند و کد موجود را مختل نمی‌کند. اگر اینطور نیست، کد باید تا زمانی که تمام آزمون‌ها پاس شوند، اصلاح شود.

۵) بازآرایی کد: این مرحله شامل بهبود کد و در نتیجه رسیدن به کد تمیزتر و مختصرتر است. بازآرایی مستلزم اصلاح کد بدون تغییر رفتار خارجی آن است. این امر پیچیدگی را کاهش می‌دهد و در عین حال خوانایی و قابلیت نگهداری را افزایش می‌دهد.

این مراحل برای هر مورد از نیازمندی‌ها، تکرار می‌شود.

اصول کلیدی توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

توسعه‌ی مبتنی بر آزمون که در بین برنامه‌نویسان به دلیل توانایی خود در افزایش بهره‌وری، کیفیت نرم‌افزار و قابلیت نگهداری شهرت دارد، بر سه اصل اساسی بنا شده است. [۵] این اصول شامل مفاهیم آزمون-اول (test-first)، توسعه‌ی افزایشی و تست مکرر است.

۱) روش آزمون-اول: در TDD، آزمون‌ها نقشی محوری در سراسر فرآیند توسعه دارند. آن‌ها به عنوان ناوبر عمل می‌کنند و کل سفر را هدایت می‌کنند. هر چرخه‌ی توسعه با ایجاد یک آزمون که عملکرد مورد نظر را تعریف می‌کند، آغاز می‌شود. TDD از چارچوب‌های تست خودکار استفاده می‌کند و آزمایش را در هر زمان معین تسهیل می‌کند. این مسئله امکان بازخورد دقیق و سریع در مورد رفتار برنامه را فراهم می‌کند.

۲) توسعه‌ی افزایشی: با پذیرش توسعه‌ی افزایشی، پروژه‌ها به طور طبیعی به اجزای کوچک‌تر و قابل مدیریت‌تر تقسیم می‌شوند. این رویکرد تمرکز برنامه‌نویس را بر روی مشکل در دست، افزایش می‌دهد و در عین حال فرصت‌هایی را برای برنامه‌ریزی بهتر و توسعه‌ی برتر فراهم می‌کند.

۳) تست مکرر: تست مکرر بازخورد ارزشمندی را در رابطه با نیازمندی‌های اجرا شده به برنامه‌نویسان ارائه می‌دهد. این امر به تشخیص زودهنگام عیوب کمک می‌کند و احتمال انتشار آن‌ها را کاهش می‌دهد. در نهایت، این مورد، منجر به افزایش سطح کیفیت و بهره‌وری می‌شود.

مزایای توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

در ادامه به چند مورد از مهم‌ترین مزایای این متدولوژی می‌پردازیم تا بیش‌تر با آن آشنا شویم و بیش‌تر به اهمیت آن پی ببریم:

۱) حفظ کیفیت کد و پرهیز از کد اضافه: استفاده از TDD منجر به نوشتن کدی می‌شود که تضمین می‌کند هر بخش از کد، انجام وظایف خود را با دقت و صحت بالا انجام می‌دهد. این روش کمک شایانی می‌کند تا با اعتماد بیش‌تر به کدی که نوشته‌شده‌است، بتوانید آن را بهبود دهید. مخصوصا از آن‌جا که شما در ابتدا کدی می‌نویسید که تست را پاس کند و سپس آن را بازآرایی می‌کنید، مطمئن خواهید بود که کد شما شامل قسمت‌های اضافه و بدون نیاز نمی‌باشد و همچنین کد شما بهینه و مرتب و منطبق بر اصول clean code می‌باشد.

۲) کاهش هزینه‌ی زمانی رفع مشکلات کد و دیباگ کردن آسان‌تر: با استفاده از TDD از آن‌جا که از مراحل ابتدایی تست‌ها نوشته می‌شوند، خطاها در مراحل بسیار جلوتر و زودتری شناخته می‌شوند و معمولا در مراحل اولیه حل می‌شوند. این کار باعث می‌شود که نیاز به صرف زمان و هزینه برای رفع خطاهای بزرگ در مراحل بعدی کاهش یابد که به معنی صرفه‌جویی در زمان و منابع می‌باشد و سرعت توسعه‌ی محصول نیز در این حالات نسبت به حالت عادی که زمان زیادی را برای دیباگ کردن صرف می‌کنیم به طور قابل توجهی بیش‌تر می‌شود. [۱۲]

۳) کاور تست بالا و تضمین بیش‌تر نرم‌افزار: با استفاده از TDD از آن‌جا که برای هر فیچر آزمون وجود دارد، درصد بخشی از کد که به وسیله‌ی آزمون‌ها پوشش داده می‌شوند و تست می‌شوند بیش‌تر از سایر متدولوژی‌ها می‌باشد. هم‌چنین از آن‌جایی که برنامه‌ی ما با موارد آزمون مختلف سنجیده می‌شود، می‌توانیم اطمینان خوبی از عملکرد آن داشته باشیم.

در نمودار زیر خلاصه‌ی مزایای توسعه‌ی مبتنی بر آزمون و فاکتور‌های مؤثر در آن‌ قابل مشاهده است. [۱۳]

محدودیت‌ها و معایب توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

با وجود این که توسعه‌ی مبتنی بر آزمون مزایای بسیاری دارد اما هم‌چون دیگر متدولوژی‌ها محدودیت‌ها و معایبی نیز دارد که در ادامه برخی از آن‌ها را بررسی می‌کنیم:

۱) ناتوانی در استفاده‌ی عملی: در شرایط پذیرش و استفاده در صنعت، موانع فنی زیادی در هنگام پیاده‌سازی این متدولوژی وجود دارد؛ به علاوه درک کامل این که چگونه باید آن را به کار گرفت، مشکل است و برداشت‌های متفاوتی از آن میان افراد مختلف وجود دارد. بنابراین، استفاده‌ی عملی از آن بسیار کم است که می‌توان آن را به عنوان یک محدودیت و عیب دید. طبق بررسی‌ها تنها ۱۲ درصد از توسعه‌دهندگان از TDD به روش صحیح استفاده می‌کنند. احتمالا با دستور‌عمل‌هایی که نحوه‌ی درست پیاده‌سازی را پیشنهاد می‌دهند و افزایش دانش صنعت، بتوان این مورد را کمی بهبود بخشید. [۱۴]

۲) سرعت توسعه: TDD ممکن است باعث کاهش سرعت توسعه‌ی کد شود. طراحی و نوشتن تست‌ها به تنهایی زمان‌بر است و ممکن است در ابتدا توسعه‌ی کد و پیشروی را به‌طور قابل توجهی کند‌تر کند. علاوه بر این، این روش نیازمند تجربه و آموزش زیادی می‌باشد تا بهره‌وری بالایی از آن به‌دست آید. به همین دلیل، توسعه‌دهندگان جدید ممکن است برای استفاده از TDD نیاز به یادگیری و تسلط بیش‌تری داشته باشند.

۳) پیچیدگی بیش‌تر در فرآیند توسعه و افزایش هزینه در برخی موارد: یکی دیگر از معایب TDD، ایجاد پیچیدگی در فرآیند توسعه است. این روش نیازمند توجه و هماهنگی بیشتری در نوشتن تست‌ها، پیاده‌سازی کدها و اجرای تست‌ها است. هم‌چنین، برای توسعه‌دهندگانی که به سیستم وارد می‌شوند، ممکن است درک کامل فرآیند نیاز به زمان و تلاش و توجه بیشتری داشته باشد. این می‌تواند باعث کاهش کارایی و افزایش هزینه‌ی توسعه شود.

مقایسه‌ی توسعه‌ی مبتنی بر آزمون با دیگر متدولوژی‌ها

در این بخش، توسعه‌ی مبتنی بر آزمون را با روش‌های سنتی مانند توسعه‌ی مبتنی بر نیازمندی‌ها (Requirement-driven Development) و توسعه‌ی مبتنی بر مستندات (Documentation-driven Development) مقایسه می‌کنیم.

در توسعه‌ی مبتنی بر نیازمندی‌ها، نرم‌افزار بر اساس نیازمندی‌های کاربران و مشتری‌ها فنی توسعه می‌یابد. در این روش، ابتدا نیازمندی‌ها تعریف می‌شوند و سپس کد نوشته می‌شود تا نیازمندی‌ها را برآورده کند. تست‌ها و آزمون‌ها نیز پس از نوشتن کد، اجرا می‌شوند. این رویکرد ممکن است باعث ایجاد تست‌های ناکارآمد و کاهش کیفیت نرم‌افزار شود [۲]. در مقابل، توسعه‌ی مبتنی بر آزمون با تعریف تست‌ها در مرحله ابتدایی توسعه، از کاهش خطاها و بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان نرم‌افزار بهره می‌برد.

در توسعه‌ی مبتنی بر مستندات، نرم‌افزار بر اساس مستندات و مشخصات فنی توسعه می‌یابد. در این روش، مستندات تهیه می‌شوند و بر اساس آن‌ها نرم‌افزار پیاده‌سازی می‌شود. تست‌ها و آزمون‌ها نیز بعد از نوشتن کد، اجرا می‌شوند. اما ممکن است در این رویکرد، تست‌ها برای بررسی جوانب‌های مختلف نرم‌افزار کافی نباشند و خطاهای مختلفی در فرآیند توسعه رخ دهد [۱]. در مقابل، توسعه مبتنی بر آزمون با تعریف تست‌ها و سناریوهای آزمون کاملتر، تمام جوانب و قابلیت‌های نرم‌افزار را بررسی کرده و از کیفیت و عملکرد صحیح نرم‌افزار اطمینان حاصل می‌کند.

مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از توسعه مبتنی بر آزمون منجر به کاهش خطاها، اشکالات و باگ‌های نرم‌افزار، افزایش کیفیت و عملکرد آن، کاهش هزینه‌های ناشی از خطاها و تست‌های دستی و افزایش رضایت کاربران می‌شود [۶][۷]. در واقع، توسعه مبتنی بر آزمون با استفاده از رویکرد طراحی آزمون اول و پیاده‌سازی کد بر اساس آزمون‌ها، موجب تضمین عملکرد صحیح و قابل اعتماد نرم‌افزار و کاهش خطاها می‌شود.

با توجه به مزایای مذکور و مطالعات انجام شده در زمینه توسعه مبتنی بر آزمون، این روش به عنوان یک روش مؤثر در توسعه نرم‌افزار، با روش‌های سنتی مانند توسعه مبتنی بر نیازمندی‌ها و مستندات قابل مقایسه است و بهبود قابل توجهی در کیفیت و عملکرد نرم‌افزارها را به همراه دارد.

فریم‌ورک‌های توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

در این بخش قصد داریم چند نمونه از فریم‌ورک‌هایی که برای توسعه‌ی مبتنی بر آزمون وجود دارد را معرفی کنیم. برای زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند، فریم‌ورک‌های مختلفی وجود دارد که در این بخش به بررسی تعدادی از محبوب‌ترین آن‌ها می‌پردازیم:

۱) فریم‌ورک csUnit: فریم‌ورک csUnit یک ابزار رایگان و متن‌باز برای تست پروژه‌های NET. است و طوری طراحی شده است تا برای تمام زبان‌های NET. مانند C# و C++ کار کند. از دیگر فریم‌ورک‌های محبوب توسعه‌ی مبتنی بر آزمون برای زبان‌های NET. می‌توان به NUnit اشاره کرد.

۲) فریم‌ورک PyUnit: یک ابزار استاندارد آزمون واحد پروژه‌های پایتون است که توسط کنت بک و اریک اما طراحی شده است. در پکیج‌های پایتون با نام unittest می‌توان از این ابزار استفاده کرد. PyUnit از موارد آزمون و ابزار اجرای تست (test runners) پشتیبانی می‌کند. در PyUnit شما می‌توانید موارد آزمون را طوری سازماندهی کنید که رشته‌های تعدادی از آن‌ها با ویژگی‌های یکسان اجرا شوند.

۳) فریم‌ورک JUnit: یک ابزار آزمون واحد برای زبان برنامه‌نویسی جاوا است. JUnit بخش مهمی از توسعه‌ی مبتنی بر آزمون است و از خانواده فریم‌ورک‌های آزمون واحد به اسم xUnit می‌باشد.

۴) فریم‌ورک TestNG: یک فریم‌ورک محبوب تست برای زبان برنامه‌نویسی جاوا است که به کاربران اجازه‌ی اجرای آزمون‌های خودکار برای اپلیکیشن‌های وب را می‌دهد. این فریمورک متن‌باز است و قابلیت‌های بیش‌تری نسبت به JUnit دارد که باعث افزایش محبوبیت آن در برنامه‌نویسان زبان جاوا شده است. هم‌چنین می‌توان با استفاده از این فریم‌ورک به همراه Selenium که یک ابزار برای مرور خودکار صفحات وب است، تست‌های خودکار قدرتمندی برای اپلیکیشن‌های وب ایجاد کرد. [۱۷]

۵) فریم‌ورک Rspec: یک فریم‌ورک انجام آزمون برای زبان برنامه‌نویسی ruby است.

روش‌های برتر در توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

در این قسمت تعدادی از روش‌های برتر (best practices) توسعه‌ی مبتنی بر آزمون را بررسی می‌کنیم:

۱) فهم واضح نیازمندی‌ها هنگام شروع: برای شروع، فهم دقیق و واضحی از نیازمندی‌های ویژگی‌ای که قصد توسعه‌ی آن را دارید به دست آورید. این کار به شما کمک می‌کند تا تست‌های متمرکز و مرتبط بنویسید.

۲) نوشتن تست‌های ریز: هر تست باید روی یک رفتار یا کارایی مشخص تمرکز کند. تست‌های خود را کوتاه و متمرکز و تنها مربوط به یک جنبه از کد بنویسید. این کار خوانایی و نگهداری تست‌ها را راحت‌تر می‌کند.

۳) ساده‌ترین موارد آزمون را اول بنویسید: کار خود را با نوشتن ساده‌ترین آزمون ممکن که خطا می‌دهد شروع کنید. این به شما کمک می‌کند تا سنگ بزرگی در مقابل خود نبینید و بتوانید با آرامش و دقت بیش‌تری کار کنید.

۴) برای حالت‌های خاص تست بنویسید: برای حالت‌های غیر معمول که می‌تواند شامل مرز بین دو سناریوی مختلف یا ورودی‌های خاص باشد، تست بنویسید. در این حالت‌ها پتانسیل وقوع خطا وجود دارد و می‌تواند منجر به شکست شود.

۵) به طور مرتب بازآرایی کنید: بعد از اینکه یک تست با موفقیت پاس می‌شود، مقداری زمان برای بازآرایی و بازسازی کد و بهبود طراحی آن، بدون اینکه رفتار آن تغییر کند بگذارید. این کار به تمیز نگه داشتن و داشتن یک پروژه قابل نگهداری کمک می‌کند.

۶) روند اجرای تست‌ها را سریع نگه دارید: اجرای تست‌های شما باید از سرعت بالایی برخوردار باشد تا بتوانید سلامت کد خود را به سرعت بررسی کنید. سرعت بالای اجرای تست‌ها اجازه می‌دهد تا سرعت توسعه‌ی بیشتری داشته باشید و مشکلات را سریع‌تر متوجه شوید.

۷) خودکارسازی تست‌ها: از فریم‌ورک‌ها و ابزار‌های خودکارسازی تست‌ها استفاده کنید تا تست‌های خود را بتوانید به صورت خودکار اجرا کنید. این کار به شما اجازه می‌دهد تا تست‌های خود را بارها و بارها به راحتی اجرا کنید و آن‌ها را با جریان کاری خود ادغام کنید و مطمئن شوید که تست‌های مطمئن و قابل اطمینانی دارید.

۸) به صورت پیوسته تست‌های خود را اجرا کنید: تست‌های خود را با محیط توسعه ادغام کنید و خطوط continuous integration یا CI بسازید تا به صورت خودکار، هر زمان که کد تغییر می‌کند، تست‌ها را اجرا کند و نتیجه را به شما اطلاع دهد. این کار به شما کمک می‌کند که در صورت فراموشی اجرای تست‌ها، در صورتی که تست‌ها پاس نمی‌شوند، کد شما وارد مرحله‌ی تحویل به مشتری نشود و تست‌ها به صورت پیوسته اجرا شوند.

۹) تست‌هایی که شکست می‌خورند باید شما را به توسعه هدایت کنند: وقتی یک تست خطا می‌دهد، آن تست باید به شما راهنمایی کند که نیاز است کدام بخش از کد را بررسی کنید و روی آن کار کنید. باید بتوانید آن خطا را تحلیل کنید، دلیل آن را شناسایی کنید و کدی که مشکل را به وجود آورده است را درست کنید. شکست تست‌ها یک بازخورد ارزشمند برای بالا بردن کیفیت کد است.

نمونه‌های استفاده از توسعه‌ی مبتنی بر آزمون در جهان

در حالی که درک مفاهیم و اصول TDD بسیار مهم است، مشاهده‌ی کاربرد عملی آن در سناریوهای دنیای واقعی، بینش ارزشمندی را در مورد مزایا و اثربخشی آن ارائه می دهد. در این بخش، مجموعه‌ای از نمونه‌های واقعی را که در آن TDD با موفقیت به کار گرفته شده است، بررسی می‌کنیم و نشان می‌دهیم که چگونه این رویکرد فرآیند توسعه نرم‌افزار را متحول کرده است.

۱) مبدل ارز: از توسعه تست محور می توان برای ساخت یک مبدل ارز استفاده کرد. این فرآیند با نوشتن یک تست شکست‌خورده شروع می‌شود که رفتار مورد نظر مانند تبدیل دلار به یورو را تعریف می‌کند. اجرای تست در ابتدا شکست را تأیید می کند و اطمینان حاصل می کند که آزمایش به طور دقیق عملکرد مورد نظر را هدف قرار می دهد. در مرحله‌ی بعد، حداقل کد برای گذراندن آزمون پیاده سازی می‌شود و پس از آن مجدداً آزمون برای اطمینان از موفقیت آن اجرا می شود. بازآرایی مداوم امکان بهبود کد را بدون تغییر رفتار فراهم می‌کند. افزودن مکرر موارد آزمایشی بیش‌تر، اعتبارسنجی کامل عملکرد تبدیل ارز را ممکن می‌سازد و در نتیجه یک سیستم قابل اعتماد و دقیق ایجاد می‌کند. [۸]

۲) بازی بولینگ: استفاده از TDD برای ایجاد یک سیستم امتیازدهی برای یک بازی بولینگ، اطمینان و دقت را تضمین می کند. توسعه‌دهندگان با شروع از تست‌های شکست‌خورده، منطق مورد نیاز برای گذراندن تست‌ها را به صورت تدریجی پیاده‌سازی می‌کنند. ماهیت تکرارشونده‌ی TDD امکان بازخورد و بهبود مستمر را فراهم کرده و مکانیزم امتیازدهی قوی را تضمین می‌کند. اصلاح مجدد کد باعث حفظ وضوح و سادگی و رعایت اصول کد تمیز می‌شود. با پیروی از این رویکرد، توسعه‌دهندگان می‌توانند با اطمینان سیستم امتیازدهی بازی بولینگ را بسازند و اصلاح کنند. [۸]

۳) اعتبارسنجی ایمیل: در پروژه‌ی توسعه‌ی نرم‌افزار مایکروسافت، TDD می‌تواند برای پیاده‌سازی یک مؤلفه‌ی اعتبارسنجی ایمیل قوی اعمال شود. فرآیند TDD با نوشتن یک تست شکست‌خورده شروع می‌شود که رفتار تابع اعتبارسنجی ایمیل را تأیید می‌کند. آزمون اولیه می‌تواند قالب‌های ایمیل معتبر را بررسی کند و قالب‌های نامعتبر را رد کند. با نوشتن حداقل کد مورد نیاز برای قبولی در آزمون، توسعه‌دهندگان می توانند منطق اعتبارسنجی ایمیل را با استفاده از فناوری های Microsoft.NET پیاده سازی کنند. اجرای تست تضمین می‌کند که کد به درستی عمل می‌کند. تکرارهای بیشتر شامل اضافه کردن تست‌های بیش‌تر، مانند بررسی موارد لبه و مدیریت فرمت‌های مختلف ایمیل است. TDD تضمین می‌کند که مؤلفه‌ی تأیید اعتبار ایمیل قابل اعتماد، دقیق است و می‌تواند سناریوهای مختلفی را در اکوسیستم Microsoft.NET مدیریت کند. [۹]

۴) احراز هویت کاربر: در یک محیط توسعه‌ی Microsoft.NET، توسعه‌ی مبتنی بر‌ آزمون می‌تواند برای توسعه‌ی یک ماژول احراز هویت کاربر برای یک برنامه استفاده شود. این فرآیند با نوشتن تست‌هایی آغاز می‌گردد که قابلیت‌های ورود و ثبت نام کاربر را با استفاده از فناوری‌ها و چارچوب‌های مایکروسافت تأیید می‌کند. تست‌های ناموفق تضمین می‌کنند که رفتار مورد نظر به درستی هدف قرار گرفته است. سپس حداقل کد مورد نیاز برای قبولی در آزمون‌ها با استفاده از ابزار Microsoft.NET پیاده‌سازی می‌شود. با اجرای تست‌ها، توسعه‌دهندگان می‌توانند منطق ورود و ثبت نام در اکوسیستم مایکروسافت را تأیید کنند. گسترش مکرر مجموعه‌ی آزمایشی سناریوهایی مانند قدرت رمز عبور، بازیابی حساب و کنترل دسترسی مبتنی بر نقش را پوشش می‌دهد و از قابلیت‌های Microsoft.NET بهره می‌برد. TDD یک سیستم احراز هویت کاربر ایمن و قابل اعتماد را با اعتبارسنجی کامل کد پیاد‌ه‌سازی شده در برابر موارد آزمایشی با استفاده از فناوری‌های مایکروسافت تضمین می‌کند. [۹]

آینده‌ی توسعه‌ی مبتنی بر آزمون

آینده‌ی توسعه‌ی مبتنی بر آزمون چشم‌اندازهای امیدوارکننده‌ای دارد زیرا شیوه‌های توسعه‌ی نرم‌افزار همچنان در حال تکامل هستند. مطالعه‌ای که در [۱۰] انجام شده مزایای TDD را در محیط‌های صنعتی در دنیای واقعی به نمایش گذاشته است. این تحقیق نشان می‌دهد که TDD نه تنها کیفیت کد را بهبود می‌بخشد، بلکه چگالی خطا یا defect را کاهش می‌دهد و بهره‌وری توسعه‌دهندگان را افزایش می‌دهد. این یافته‌ها پتانسیل TDD را برای شکل دادن به آینده‌ی توسعه‌ی نرم‌افزار با توانمند ساختن تیم‌ها برای ساختن نرم‌افزارهایی با کیفیت بالاتر و کارآمدتر نشان می‌دهد.

همانطور که سیستم‌های نرم‌افزاری پیچیده‌تر می‌شوند، اهمیت تضمین قابلیت اطمینان و امنیت آن‌ها بالاتر می‌رود. کتاب [۱۱] به ساختن نرم‌افزارهای قوی و انعطاف‌پذیر تاکید می‌کند. با نوشتن تست‌ها قبل از پیاده‌سازی کد، توسعه‌دهندگان می‌توانند نقص‌ها و آسیب‌پذیری‌های طراحی را در مراحل اولیه‌ی توسعه کشف کنند و احتمال ایجاد نقص‌های مهم را کاهش دهند. این رویکرد پیشگیرانه برای تست کردن با اصول تست Shift-left و DevSecOps همسو می‌شود؛ جایی که امنیت و آزمایش از همان ابتدا در چرخه‌ی عمر توسعه‌ی نرم‌افزار یکپارچه‌ شده است. از آن‌جایی که صنعت نرم‌افزار همچنان امنیت و قابلیت اطمینان را در اولویت قرار می‌دهد، TDD آماده است تا نقش مهمی در تقویت نرم‌افزار در برابر تهدیدات احتمالی ایفا کند.

ظهور معماری میکروسرویس‌ها و محاسبات ابری، شیوه‌ی ساخت و استقرار سیستم‌های نرم‌افزاری را متحول کرده است. ماهیت تکرار‌شونده و مبتنی بر بازخورد TDD با چابکی و مقیاس‌پذیری میکروسرویس‌ها هماهنگ است. با نوشتن تست‌ها در ابتدا و طراحی APIها بر اساس نیازهای مشتری، توسعه‌دهندگان می‌توانند اطمینان حاصل کنند که میکروسرویس ها به درستی کار می کنند و به طور یکپارچه در یک سیستم بزرگتر ترکیب می‌شوند. از آنجایی که سازمان‌ها به پذیرفتن میکروسرویس‌ها و معماری‌های بومی ابری ادامه می‌دهند، TDD پایه‌ی محکمی برای ساخت سرویس‌های ماژولار که می‌توانند به طور مستقل آزمایش و اجرا شوند، فراهم می‌کند.

نتیجه‌‌گیری

توسعه‌ی مبتنی بر آزمون یک روش قدرتمند است که کیفیت کد را تضمین می‌کند و در شکل‌گیری آینده‌ی توسعه‌ی نرم‌افزار نقش بسزایی دارد. با نوشتن تست‌ها قبل از اجرای کد، TDD قابلیت اطمینان، همکاری و چرخه‌های بازخورد سریع‌تر را تقویت می‌کند. علیرغم محدودیت‌ها، توسعه‌ی مبتنی بر آزمون مزایای قابل توجهی از جمله بهبود کیفیت کد، کاهش نقص و شیوه‌های توسعه‌ی کارآمد را ارائه می‌دهد. توسعه‌ی مبتنی بر آزمون همچنین با متدولوژی‌های چابک همسو می‌شود و رویکردی آزمایش‌محور برای توسعه‌ی نرم‌افزار پیشنهاد می‌کند و یکپارچه‌سازی و اجرای هماهنگ تست‌ها را تسهیل می‌کند. با پیروی از بهترین شیوه‌ها، اجتناب از اشتباهات رایج و الهام گرفتن از نمونه‌های دنیای واقعی، توسعه دهندگان می‌توانند از TDD برای ایجاد راه‌حل‌های نرم‌افزاری قوی و قابل نگهداری استفاده کنند. با نگاهی به آینده، تاکید TDD بر کیفیت و توسعه‌ی تکرارشونده، آن را به عنوان یک روش ارزشمند در چشم‌انداز همیشه در حال تحول توسعه‌ی نرم‌افزار قرار می‌دهد.

منابع

مقالات:

[1] George, B., & Williams, L. (2003). An initial investigation of test driven development in industry. In Proceedings of the ACM-IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering (pp. 141-149).

[2] Janzen, D. S., & Saiedian, H. (2008). An empirical study of test-driven development vs. test-last development using Eye-tracking. In Proceedings of the ACM-IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement (ESEM) (pp. 1-10).

[3] Anwer, F., Aftab, S., Waheed, U., & Muhammad, S. S. (2017)." Agile Software Development Models TDD, FDD, DSDM, and Crystal Methods: A Survey". International journal of multidisciplinary sciences and engineering", 8(2), 1-10.

[4] K. Beck, "Test-driven development: by example." Addison-Wesley Professional, 2003.

[5] H. Erdogmus, G. Melnik, and R. Jeffries, "Test-Driven Development." 2010.

[6] Madeyski, L., & Jureczko, M. (2010). An empirical study of test-driven development vs. test-last development using Eye-tracking. In Proceedings of the ACM-IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement (ESEM) (pp. 1-10).

[7] Erdogmus, H., & Williams, L. (2003). TDD is a programming activity. IEEE Software, 20(3), 43-45.

[8] Beck, K. (2002). Test-Driven Development: By Example. Addison-Wesley Professional

[9] Newkirk, J. W., & Vorontsov, A. A. (2004). Test-Driven Development in Microsoft.NET. Microsoft Press.

[10] Nagappan, N., Maximilien, E. M., Bhat, T., & Williams, L. (2008). Realizing Quality Improvement Through Test Driven Development: Results and Experiences of Four Industrial Teams.

[11] Koskela, L. (2005). Effective Unit Testing: A guide for Java Developers. Manning Publications.

وب‌سایت‌ها:

[12] The Benefits of Test-Driven Development (TDD) | Northcoders

[13] Advantages and disadvantages of Test Driven Development (TDD) - GeeksforGeeks

[14] What are the Benefits of Test Driven Development | Inoxoft

[15] Benefits Of Test-Driven Development – A Guide For Beginners (agilemania.com)

[16] Advantages and Disadvantages of Test Driven Development (TDD - Javatpointcsunit

[17] Testing Framework with Selenium Automation