软体测试介绍 — 测试驱动开发 (TDD)

软体测试是每个软体工程师都需要掌握的技能，因此我们将陆续来谈这个主题，今天这期会先概要介绍软体测试的测试概览，大家常听到的测试金字塔 (Testing Pyramid) 与测试驱动开发 (TDD)。

什么是测试? 谁该写测试?

测试是软体品质与稳定性的把关，确保软体运行都符合需求，不会出现错误。测试的本质之一是找出错误，很多人可能会认为程式码审查(code review) 是在帮忙找错误，但先前微软的研究指出，程式码审查对协助找出错误的帮助有限。比起程式码审查(code review)，测试更能协助找到错误，让软体上线前能把错误都排除，借此把关软体品质的存在。

在早期的软体开发模式中，开发者鲜少需要自己写测试，在那个年代，几乎都是由 QA 团队来负责测试的环节。然而，近年来软体业界的趋势有所改变，越来越多团队发现由开发者负责某部分的测试，对于整体效率、品质都会有所提升。

这与先前在《软体工程师该如何值班 (on-call)?》一文谈到的概念相似，当某个人需要为自己所做的结果负责时，做出的成果品质会比较高，因为如果品质不高，后果不再是由别人帮忙扛，而是自己得负责。

测试就是为软体的品质把关，所以当测试是由开发者负责，当程式出问题时，就不能甩锅说是 QA 没测到。当没办法甩锅，需要自己承担时，在写程式就会更加小心谨慎，以免未来的自己要帮现在的自己擦屁股。

虽说现在有不小部分的测试责任，是由开发者自己负责，有些团队仍会有自动化测试工程师，来协助涵盖更广的面向，包含非功能性 (non-functional) 的测试，例如效能、安全性、可用性等面向的测试，甚至是帮忙开发测试使用的模拟伺服器 (mock server)。

测试驱动开发 (Test-driven development)

当谈到软体测试，就不能不谈近年来社群中很常会听到的测试驱动开发 (Test-driven development，俗称 TDD)。

所谓的 TDD，是指在软体实际被开发前，就先写好测试。而这时候，因为还没有任何实际的程式码，所以测试都会跑不过；在有了测试后正式进入开发，然后一边开发一边通过不同的测试案例，等到所有测试案例都通过后，就算开发完成。

红灯-绿灯-重构 (Red-Green-Refactor)

当谈到 TDD，很常也会听到红灯-绿灯-重构 (Red-Green-Refactor) 这个流程。这个流程中有三个重要的元素，分别是：

• 红灯：先写测试，但这时因为还没有实际的程式，所以程式码会跑失败。
• 绿灯：接着写能通过测试的程式，这时先不追求程式码写多好，能过即可。
• 重构：最初能通过测试的程式码，不必然是干净好维护的，这时要在能保持测试通过的前提下，重构程式码，让程式码变更干净好维护。

在这个概念下，很常被忽略的是重构这个步骤，很多人会觉得程式码都能通过测试就足够，但是如果没有去重构、确保程式码够好维护，也不能算真的照着 TDD 的精神在走。

这边的精神是指，TDD 是一种演进的角度看待程式码，从不能通过测试，到通过测试，再到高品质的程式码，逐步演进的精神。

是否该采用测试驱动开发?

社群对于 TDD 的采用与否，有很两极的观点，有人拥护，也有人认为不该使用。举例来说，史丹佛电脑科学系教授 John Ousterhout 曾说过自己是测试的拥护者，但是他不认为在软体开发时该用 TDD。

这是因为他认为，TDD 的做法过度关注在让功能可以如预期运行，而不是关注在探索最佳的软体设计方式。

从 TDD 的定义中可以看出，只要最终的功能可以通过所有预先写好的测试，那就算开发完成，即使后面有重构阶段，但这并没有去规范程式设计上该如何设计，而这正是 John Ousterhout 认为危险的地方。

此外，他认为 TDD 的出发点过于局限，因为每次关注的点，只在眼前需要通过的测试，而不是从更广的角度来看整体软体设计。而他认为，应该要从软体设计的角度出发，先把软体设计好后，再来写测试。

除此之外，假如是在原型开发阶段 (prototyping phase)，因为功能面都还没确定下来，且产品与开发团队仍在探索，这时就相对不适合用 TDD。可以等到探索阶段结束后，进到稳定开发阶段，再选用 TDD。

不过 John Ousterhout 同时表示，有些情况下 TDD 确实会很有用。具体来说，他认为在修正错误 (bug fixing) 时，用 TDD 是不错的选择。当程式有错误 (bug) 时，就会如 TDD 最开始测试无法通过的状态；这时先把测试写好，等同于是在规范程式预期会有什么样的行为，而为有在通过这些测试后，才能确保错误被修正。可以看到在这种状况下，TDD 的做法就非常合适。

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