为什么要单元测试

简介: 本文探讨了单元测试在软件开发中的重要作用,解答了“单元测试是否拖慢开发进度”的疑问。通过介绍单元测试的定义、测试体系的演进历程及测试金字塔模型,阐述了为何高质量的单元测试能够提升开发效率、增强系统稳定性,并帮助团队更快交付可靠软件。

刹⻋是降低了⻋速还是提升了⻋速?我们通常认为写单测费⼒耗时、耽误研发进度,仿佛在给项⽬“踩刹⻋”。⼤家不妨带着这个问题往下看,详细聊聊为什么单元测试可以让软件开发跑得更快。
什么是单元测试
⼤家对于单测应该并不陌⽣,截取⼀段维基百科的定义帮⼤家唤醒⼀下记忆:
在计算机编程中,单元测试(Unit Testing)⼜称为模块测试,是针对程序模块(软件设计的最⼩单位)来进⾏正确性检验的测试⼯作。
单元测试的理念其实⼀直是编程的⼀部分。我们第⼀次编写计算机程序时,肯定会输⼊⼀些样本数据,查看其是否按照你的期望执⾏。如果结果不符合预期,你肯定在代码⾥穿插过⼤量的System.out.println,确保每个原⼦节点都符合预期。这个过程其实就是把复杂问题拆解成原⼦化的问题、逐⼀攻破的过程。单元测试的⽬的也⼀样,是保障软件程序中每个最⼩单位的正确性,从⽽保障由最⼩单位构建起来的复杂系统的正确性。
深⼊展开单元测试的必要性之前,我们先去考考古,看⼀下测试体系是如何演进的。
测试体系的演进

过去的很⻓⼀段时间⾥,软件测试⼤量依赖⼈⼯检测。软件测试甚⾄是⼀个独⽴的⼯种(QA、Tester),QA/tester的⽇常任务就是进⾏⼤量的⼿⼯测试、繁琐易错。
⾃2000年代初以来,软件⾏业的测试⽅法已经发⽣了巨⼤的变化。为了应对现代软件系统的规模和复杂性,业界演变出了开发⼈员驱动的⾃动化测试实践。我们终于可以摆脱⼿动测试的繁琐,⽤软件来测试软件。但过去的实践仍然留下了深远的影响,软件测试还是⼀个独⽴的⼯种,过去的QA演进成了SDET(Software Developer Engineer in Test),我们虽然进化到会使⽤⼯具了,但我们还只是会⽤⼯具的猴⼦。为什么这么讲?因为这种研发/测试分离的模式本身就留下了很多问题。当研发和测试是两个岗位时,交付的边界是软件整体的功能性(functional requirements)和可⽤性。研发只要保证软件整体上功能完备、可⽤就⾏,测试也会聚焦在集成测试和端到端测试上。但软件是由⽆数个最⼩单位构成的,在这种体系下⼈们会忽视最⼩单位的质量、是否可读可测可演进,最终难免“⾦⽟其外,败絮其中”。
基于种种弊端,⾕歌、微软这些对研发质量⾮常重视的公司都在从SDET的2.0时代过渡到 all-in-one 的3.0时代:微软在2015年去掉SDET⼯种,在陆奇带领的Bing中率先提出“combined engineering” 的概念;⾕歌也将SETI替换成EngProd(Engineering Productivity),专⻔负责测试平台和⼯具的搭建,不负责具体的业务逻辑测试。
为什么需要单元测试
在如今的互联⽹时代,软件迭代的速度越来越快,研发的职责也越来越多。DevOps的理念是"you build it, you run it",研发/测试合⼆为⼀的趋势也可以理解为对"you build it, you test it"的呼吁。当研发要对⾃⼰写的代码质量和测试负责的时候,好的测试实践就必不可少了。
测试⾦字塔
就像盖楼需要从打地基、竖钢筋、灌⽔泥层层往上构建⼀样,测试也有类似的测试⾦字塔架构。下图出⾃《Software Engineering at Google》的测试章节,总结了Google在测试⽅⾯的最佳实践。我们可以看到测试⾦字塔由三层构成,最底层就是单元测试、占⽐80%,是软件系统的地基。再往上是集成测试和端到端测试,分别占15%和5%。因为从下往上占⽐逐层缩减,因此被称为测试⾦字塔(跟盖⾼楼⼀样)。⾕歌推荐的这个⽐例是多年实践出来的结果,意在提升研发的效率(productivity)并提升对产品的信⼼(product confidence)。
测试⾦字塔的核⼼理念之⼀就是“Unit Test First“,每个软件项⽬⾥的第⼀⾏测试应该是单测(TDD甚⾄认为第⼀⾏代码就应该是单测),⽽且⼀个项⽬⾥占⽐最⾼的测试也应该是单测。
图⽚来源:Software Engineering at Google
优秀的软件离不开单元测试
为什么业界都把单元测试放在这么重要的位置?“抓⼤放⼩”,只写端到端测试不⾹吗?这⾥我们来展开讲讲单测的好处。
提升debug效率
单元测试是软件⼯程极佳的地基,因为它们快速、稳定,并且极⼤地缩⼩了问题范围,提升故障诊断的效率。
● 测试更快:单测没有其他外部依赖,跑的快,可以提供更快的反馈环,更快的发现并修复问题。
● 测试更稳定:同样因为0依赖,单测相⽐于其他类型的测试更稳定,不会受外部其他模块的不兼容变更影响。因此单测也是最能带给开发者信⼼的测试类型。
● 问题更容易定位:单测以最⼩软件单位为边界,出了问题可以缩⼩定位范围。相⽐之下,越是⾦字塔上层的测试类型,定位问题的困难度越⼤。复杂的端到端测试涉及众多的模块,需要⼀⼀排查定位问题

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