单元测试------理论篇

测试是软件开发的重要环节之一。按照软件开发的过程测试可分为：单元测试、集成测试、系统测试、域测试（Field test）等。我们这里将讨论面向程序员的单元测试。本文首先介绍单元测试的定义，为什么要使用单元测试？单元测试能给我们带来的好处。之后我们将介绍单元测试的范畴，最后将讨论很多朋友不写单元测试的借口。希望本文能够再次引起您对单元测试的重视，并说服您老板对编写单元测试的支持，能让美丽的单元测试真正应用到您的项目之中。

什么是单元测试

单元测试是开发者编写的一小段代码，用于检验被测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。例如，你可能把一个很大的值放入一个有序list中去，然后确认该值出现在list的尾部。或者，你可能会从字符串中删除匹配某种模式的字符，然后确认字符串确实不再包含这些字符了。

    单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。

为什么要使用单元测试

我们编写代码时，一定会反复调试保证它能够编译通过。如果是编译没有通过的代码，没有任何人会愿意交付给自己的老板。但代码通过编译，只是说明了它的语法正确；我们却无法保证它的语义也一定正确，没有任何人可以轻易承诺这段代码的行为一定是正确的。

    幸运，单元测试会为我们的承诺做保证。编写单元测试就是用来验证这段代码的行为是否与我们期望的一致。有了单元测试，我们可以自信的交付自己的代码，而没有任何的后顾之忧。

单元测试有下面的这些优点：

1、它是一种验证行为。

程序中的每一项功能都是测试来验证它的正确性。它为以后的开发提供支缓。就算是开发后期，我们也可以轻松的增加功能或更改程序结构，而不用担心这个过程中会破坏重要的东西。而且它为代码的重构提供了保障。这样，我们就可以更自由的对程序进行改进。

2、它是一种设计行为。

编写单元测试将使我们从调用者观察、思考。特别是先写测试（test-first），迫使我们把程序设计成易于调用和可测试的，即迫使我们解除软件中的耦合。

3、它是一种编写文档的行为。

单元测试是一种无价的文档，它是展示函数或类如何使用的最佳文档。这份文档是可编译、可运行的，并且它保持最新，永远与代码同步。

4、它具有回归性。

    自动化的单元测试避免了代码出现回归，编写完成之后，可以随时随地的快速运行测试。

单元测试的范畴

如果要给单元测试定义一个明确的范畴，指出哪些功能是属于单元测试，这似乎很难。但下面讨论的四个问题，基本上可以说明单元测试的范畴，单元测试所要做的工作。

1、它的行为和我期望的一致吗？

这是单元测试最根本的目的，我们就是用单元测试的代码来证明它所做的就是我们所期望的。

2、它的行为一直和我期望的一致吗？

编写单元测试，如果只测试代码的一条正确路径，让它正确走一遍，并不算是真正的完成。软件开发是一个项复杂的工程，在测试某段代码的行为是否和你的期望一致时，你需要确认：在任何情况下，这段代码是否都和你的期望一致；譬如参数很可疑、硬盘没有剩余空间、缓冲区溢出、网络掉线的时候。

3、我可以依赖单元测试吗？

不能依赖的代码是没有多大用处的。既然单元测试是用来保证代码的正确性，那么单元测试也一定要值得依赖。

4、单元测试说明我的意图了吗？

    单元测试能够帮我们充分了解代码的用法，从效果上而言，单元测试就像是能执行的文档，说明了在你用各种条件调用代码时，你所能期望这段代码完成的功能。

不写测试的借口

到这里，我们已经列举了使用单元测试的种种理由。也许，每个人都同意，是的，该做更多的测试。这种人人同意的事情还多着呢，是的，该多吃蔬菜，该戒烟，该多休息，该多锻炼……这并不意味着我们中的所有人都会这么去做，不是吗？

1、编写单元测试太花时间了。

我们知道，在开发时越早发现BUG，就能节省更多的时间，降低更多的风险。

    下图表摘自<<实用软件度量>>(Capers Jones，McGraw-Hill 1991)，它列出了准备测试，执行测试，和修改缺陷所花费的时间(以一个功能点为基准)，这些数据显示单元测试的成本效率大约是集成测试的两倍，是系统测试的三倍(参见条形图)。

    术语：域测试(Field test)意思是在软件投入使用以后，针对某个领域所作的所有测试活动。

如果你仍然认为在编写产品代码的时候，还是没有时间编写测试代码，那么请先考虑下面这些问题：

1）、对于所编写的代码，你在调试上面花了多少时间。

2）、对于以前你自认为正确的代码，而实际上这些代码却存在重大的bug，你花了多少时间在重新确认这些代码上面。

3）、对于一个别人报告的bug，你花了多少时间才找出导致这个bug的源码位置。

回答完这些问题，你一定不再以“太花时间”作为拒绝单元测试的借口。

2、运行测试的时间太长了。

合适的测试是不会让这种情况发生的。实际上，大多数测试的执行都是非常快的，因此你在几秒之内就可以运行成千上万个测试。但是有时某些测试会花费很长的时间。这时，需要把这些耗时的测试和其他测试分开。通常可以每天运行这种测试一次，或者几天一次。

3、测试代码并不是我的工作。

你的工作就是保证代码能够正确的完成你的行为，恰恰相反，测试代码正是你不可缺少的工作。

4、我并不清楚代码的行为，所以也就无从测试。

如果你实在不清楚代码的行为，那么估计现在并不是编码的时候。如果你并不知道代码的行为，那么你又如何知道你编写的代码是正确的呢?

5、但是这些代码都能够编译通过。

我们前面已经说过，代码通过编译只是验证它的语法通过。但并不能保证它的行为就一定正确。

6、公司请我来是为了写代码，而不是写测试。

公司付给你薪水是为了让你编写产品代码，而单元测试大体上是一个工具，是一个和编辑器、开发环境、编译器等处于同一位置的工具。

7、如果我让测试员或者QA（QualityAssurance）人员没有工作，那么我会觉得很内疚。

你并不需要担心这些。请记住，我们在此只是谈论单元测试，而它只是一种针对源码的、低层次的，为程序员而设计的测试。在整个项目中，还有其他的很多测试需要这些人来完成，如：功能测试、验收测试、性能测试、环境测试、有效性测试、正确性测试、正规分析等等。

8、我的公司并不会让我在真实系统中运行单元测试。

    我们所讨论的只是针对开发者的单元测试。也就是说，如果你可以在其他的环境下（例如在正式的产品系统中）运行这些测试的话，那么它们就不再是单元测试，而是其他类型的测试了。实际上，你可以在你的本机运行单元测试，使用你自己的数据库，或者使用mock 对象。

总结

总而言之，单元测试会让我们的开发工作变得更加轻松，让我们对自己的代码更加自信。无论是大型项目还是小型项目，无论是时间紧迫的项目还是时间宽裕的项目，只要代码不是一次写完永不改动，编写单元测试就一定超值，它已成为我们编码不可缺少的一部分。