【融云分析】關(guān)于測試驅(qū)動(dòng)開發(fā)的一些感悟

提起測試驅(qū)動(dòng)開發(fā)(以下簡稱"TDD")，圈內(nèi)工程師對其都有一定程度的了解，TDD 的優(yōu)點(diǎn)也得到了普遍的認(rèn)可。有研究機(jī)構(gòu)曾對微軟和 IBM 的八個(gè)開發(fā)小組進(jìn)行了對照測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用了 TDD 的小組比未使用的小組在問題發(fā)生比例上減少了四至九成。在結(jié)對編程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，使用 TDD 的小組比未使用的小組在黑箱測試通過率上平均高出 18%，效果相當(dāng)明顯。

但反觀日常所接觸的實(shí)際工作中，對于 TDD 的使用并不多見，碼農(nóng)們對其價(jià)值也褒貶不一，網(wǎng)上甚至有大咖寫文章公開論述觀點(diǎn)來反對它，這又是為什么呢?前不久我剛好在融云的一個(gè)項(xiàng)目里小范圍實(shí)踐了一把，我就試著結(jié)合各方觀點(diǎn)，斗膽談?wù)勛约旱捏w會(huì)。

首先介紹一下什么是 TDD，TDD 最早是由 Kent Beck 提出并在他的《Test-Driven Development By Example》一書中進(jìn)行詳細(xì)闡述的(Kent Beck也是極限編程 Extreme Programming 概念的提出者)。書中所述：TDD 就是以測試作為開發(fā)過程的中心，要求編寫任何產(chǎn)品代碼之前，首先編寫用于定義產(chǎn)品代碼行為的測試，而編寫的產(chǎn)品代碼又要以使測試通過為目標(biāo)的軟件工程方法，目的是構(gòu)造簡單、清晰、高質(zhì)量的代碼。

測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，一個(gè)公司的研發(fā)部門通常都會(huì)有很大比例的測試團(tuán)隊(duì)作為質(zhì)量保證的堅(jiān)實(shí)后盾。那么作為開發(fā)人員是不是就可以只關(guān)心寫代碼的進(jìn)度，編譯通過后再跑幾遍沒問題就提交代碼呢?這樣的程序在碰上初始條件稍有改變，或者壓力、并發(fā)等外部因素略有變化下會(huì)不會(huì)出現(xiàn)崩潰等問題呢?有的團(tuán)隊(duì)會(huì)制定規(guī)章制度，要求給完成的代碼編寫測試用例，必須通過才可以提交。這或許能在一定程度上使情況得到改善，但實(shí)際效果真的有那么明顯么?我就聽過有人抱怨說，完成代碼后再寫測試用例是浪費(fèi)時(shí)間，因?yàn)閷壿嬜呦蛞咽至私?，測試自然不會(huì)有什么大的紕漏，有那個(gè)時(shí)間不如多寫幾行代碼，反正有測試團(tuán)隊(duì)兜底。乍一聽似有道理，但仔細(xì)一想實(shí)則是在逃避責(zé)任，也在浪費(fèi)公司資源。

那保證軟件質(zhì)量，有何良策呢?讓我們來看 TDD 是如何做的，前面說過 TDD 的精髓在于將測試前置，這看似微不足道的變化到底會(huì)帶來怎樣的化學(xué)反應(yīng)呢?

第一，能夠明確目的。在動(dòng)手編寫生產(chǎn)代碼之前，就得先想好這一部分邏輯的輸入輸出是什么，編寫滿足需求的測試用例，同時(shí)增加對需求的強(qiáng)化理解。舉個(gè)簡單的例子，與合作開發(fā)的同事對好需求，劃分好各自實(shí)現(xiàn)的邏輯塊，結(jié)果后續(xù)聯(lián)調(diào)時(shí)才發(fā)現(xiàn)一方理解錯(cuò)了意思，之前的工作量就白費(fèi)了。有了這提前編寫的測試代碼，就能邏輯層面再次明確目標(biāo)，避免語言文字上的誤解。在編寫代碼過程中，更容易做到心無旁騖，思緒不會(huì)亂飄，因?yàn)槟愕哪繕?biāo)就是編寫能通過測試用例的代碼。當(dāng)然這一過程可能會(huì)需要持續(xù)對測試目標(biāo)進(jìn)行完善，即所謂的 TDD 微循環(huán)：測試 -> 實(shí)現(xiàn) -> 重構(gòu) -> 測試...

第二，強(qiáng)化了模塊與接口的概念。再紛繁復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯也能按功能、層級分為若干業(yè)務(wù)模塊，模塊與模塊之間通過接口(API)通信，做好這兩點(diǎn)的設(shè)計(jì)無形中也就降低了業(yè)務(wù)邏輯的耦合性，低耦合又是單元測試的前提條件。這樣操作等同于迫使開發(fā)者將接口的設(shè)計(jì)與低耦合性放在第一位去考慮。工作中在接到項(xiàng)目、明確需求后，如何分配任務(wù)往往非常考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)人員的綜合能力，拆解顆粒度太粗容易造成邊界不明確;太細(xì)又牽扯過多精力，不易實(shí)施。但無論怎樣，模塊化和明確的接口設(shè)計(jì)是任務(wù)拆解得以順利實(shí)施的前提，對將來可能發(fā)生的重構(gòu)也是極好的。

第三，有利于任務(wù)的并行展開。當(dāng)任務(wù)拆解分配到個(gè)人后，必然有些邏輯是需要前提輸入條件的，比如客戶端需要請求服務(wù)器，那么在編寫測試用例時(shí)就應(yīng)當(dāng)提供這樣的前提條件模擬，即 Mock 對象。目前流行的測試框架都帶有 Mock 組件，比如谷歌的 GTest/GMock。有了這些交互對象，無論處在業(yè)務(wù)流程的哪個(gè)階段，都可以馬上展開任務(wù)，隨時(shí)與上下游模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)，同時(shí)利用各自的單元測試劃分 Bug 歸屬。如果這一步不提前進(jìn)行，開發(fā)任務(wù)就要按順序進(jìn)行，難免出現(xiàn)人員等待的情況。

第四，可以非常高效地進(jìn)行重構(gòu)。說起重構(gòu)，可以說稍大點(diǎn)的項(xiàng)目，因?yàn)樾枨蟮淖兓蛘哌壿嫷母拢貥?gòu)在所難免。有些人就會(huì)心里發(fā)怵，生怕會(huì)引入新的 bug，甚至陷入重構(gòu)的泥潭。如果這時(shí)有了事前準(zhǔn)備好的測試用例，每重構(gòu)完一塊查看一下測試結(jié)果，就可化風(fēng)險(xiǎn)于無形。

此外 TDD 還很多優(yōu)點(diǎn)，如快速反饋，測試用例即文檔，降低測試團(tuán)隊(duì)負(fù)擔(dān)等等。聊完了優(yōu)點(diǎn)，接下來再看看網(wǎng)上大咖們對 TDD 的負(fù)面情緒都有哪些。

目前來看最集中的抱怨就是 TDD 會(huì)增加時(shí)間的投入。TDD 的優(yōu)勢是建立在高質(zhì)量測試用例這一前提下的，如果測試代碼寫的不夠好或者不夠全面就難以覆蓋所有功能點(diǎn)，而"測試 -> 實(shí)現(xiàn) -> 重構(gòu)"的微循環(huán)也會(huì)帶來不少測試代碼的開發(fā)工作。對于新手來講，耽誤了時(shí)間，效果卻很有限，自然動(dòng)力不足。即便是有信心能使用好 TDD 的團(tuán)隊(duì)，很多時(shí)候它的付出回報(bào)比也依然不高，尤其在強(qiáng)調(diào)迭代速度的互聯(lián)網(wǎng)公司，根據(jù)時(shí)間、質(zhì)量、花費(fèi)三者只能取其二的理論，多數(shù)情況下也只能舍棄一部分質(zhì)量來保證研發(fā)速度，何況有經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)即使不用 TDD 也是能保證質(zhì)量損失在可控范圍內(nèi)的。

其他的抱怨來自 TDD 的規(guī)則太教條化，比如它的三大定律：

1. 在編寫不能通過的單元測試前，不可編寫生產(chǎn)代碼。

2. 只可編寫剛好無法通過的單元測試，不能編譯也算不通過。

3. 只可編寫剛好滿足以通過當(dāng)前失敗測試的生產(chǎn)代碼。

這一點(diǎn)關(guān)鍵看怎么理解，有個(gè)博主說的就很好 "Learn the rules, THEN break them." 一旦理解了定律所表達(dá)的真實(shí)含義，是可以根據(jù)實(shí)際情況靈活變通的。

下面來談?wù)剛€(gè)人對 TDD 一些膚淺的看法。

既然 TDD 是軟件工程的一種理論方法，那么就會(huì)有它的適用范圍，短平快的任務(wù)應(yīng)用空間不會(huì)太大，TDD 更適合一些大中型、需要長期維護(hù)的項(xiàng)目，最好團(tuán)隊(duì)中能有 TDD 經(jīng)驗(yàn)的人帶領(lǐng)，如果沒有可以去看看網(wǎng)上一些著名的開源項(xiàng)目是怎么編寫它的測試代碼的，學(xué)習(xí)高手寫的代碼，每看一次都非常受益。

另外極限編程的一些理念，比如KISS(Keep It Simple, Stupid)，YAGNI(You Aren't Gonna Need It)與 TDD 結(jié)合起來也很值得玩味。這也不難理解，XP 和 TDD 本來就是一個(gè)人提出的理論。無論寫代碼還是寫測試用例，這些原則性的東西，最好能貫徹。

最后再說一些編程方面的經(jīng)驗(yàn)吧，最近這個(gè)項(xiàng)目給我印象最深的就是斷言的使用。不僅是在測試用例中用來判斷結(jié)果與期望值是否相符，更多是要在程序的關(guān)鍵位置埋好斷言，將風(fēng)險(xiǎn)扼殺在搖籃之中。比如開源代碼 WebRTC 在核心類的方法中就大量使用了斷言，判斷調(diào)用線程是否正確，關(guān)鍵值是否符合要求等。這類錯(cuò)誤可能會(huì)在程序運(yùn)行到后面某個(gè)點(diǎn)才暴露出來，相同原因?qū)е碌默F(xiàn)象多種多樣，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)大大增加 Debug 的成本。

所以我的建議就是斷言要大膽的加，甚至允許在 Release 版本中的關(guān)鍵位置存在斷言，這樣用戶在反饋問題時(shí)，就能正確歸因，及時(shí)解決改進(jìn)。

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