軟體測試介紹 — 測試驅動開發 (TDD)

軟體測試是每個軟體工程師都需要掌握的技能，因此我們將陸續來談這個主題，今天這期會先概要介紹軟體測試的測試概覽，大家常聽到的測試金字塔 (Testing Pyramid) 與測試驅動開發 (TDD)。

什麼是測試? 誰該寫測試?

測試是軟體品質與穩定性的把關，確保軟體運行都符合需求，不會出現錯誤。測試的本質之一是找出錯誤，很多人可能會認為程式碼審查(code review) 是在幫忙找錯誤，但先前微軟的研究指出，程式碼審查對協助找出錯誤的幫助有限。比起程式碼審查(code review)，測試更能協助找到錯誤，讓軟體上線前能把錯誤都排除，藉此把關軟體品質的存在。

在早期的軟體開發模式中，開發者鮮少需要自己寫測試，在那個年代，幾乎都是由 QA 團隊來負責測試的環節。然而，近年來軟體業界的趨勢有所改變，越來越多團隊發現由開發者負責某部分的測試，對於整體效率、品質都會有所提升。

這與先前在《軟體工程師該如何值班 (on-call)?》一文談到的概念相似，當某個人需要為自己所做的結果負責時，做出的成果品質會比較高，因為如果品質不高，後果不再是由別人幫忙扛，而是自己得負責。

測試就是為軟體的品質把關，所以當測試是由開發者負責，當程式出問題時，就不能甩鍋說是 QA 沒測到。當沒辦法甩鍋，需要自己承擔時，在寫程式就會更加小心謹慎，以免未來的自己要幫現在的自己擦屁股。

雖說現在有不小部分的測試責任，是由開發者自己負責，有些團隊仍會有自動化測試工程師，來協助涵蓋更廣的面向，包含非功能性 (non-functional) 的測試，例如效能、安全性、可用性等面向的測試，甚至是幫忙開發測試使用的模擬伺服器 (mock server)。

測試驅動開發 (Test-driven development)

當談到軟體測試，就不能不談近年來社群中很常會聽到的測試驅動開發 (Test-driven development，俗稱 TDD)。

所謂的 TDD，是指在軟體實際被開發前，就先寫好測試。而這時候，因為還沒有任何實際的程式碼，所以測試都會跑不過；在有了測試後正式進入開發，然後一邊開發一邊通過不同的測試案例，等到所有測試案例都通過後，就算開發完成。

紅燈-綠燈-重構 (Red-Green-Refactor)

當談到 TDD，很常也會聽到紅燈-綠燈-重構 (Red-Green-Refactor) 這個流程。這個流程中有三個重要的元素，分別是：

紅燈：先寫測試，但這時因為還沒有實際的程式，所以程式碼會跑失敗。
綠燈：接著寫能通過測試的程式，這時先不追求程式碼寫多好，能過即可。
重構：最初能通過測試的程式碼，不必然是乾淨好維護的，這時要在能保持測試通過的前提下，重構程式碼，讓程式碼變更乾淨好維護。

在這個概念下，很常被忽略的是重構這個步驟，很多人會覺得程式碼都能通過測試就足夠，但是如果沒有去重構、確保程式碼夠好維護，也不能算真的照著 TDD 的精神在走。

這邊的精神是指，TDD 是一種演進的角度看待程式碼，從不能通過測試，到通過測試，再到高品質的程式碼，逐步演進的精神。

是否該採用測試驅動開發?

社群對於 TDD 的採用與否，有很兩極的觀點，有人擁護，也有人認為不該使用。舉例來說，史丹佛電腦科學系教授 John Ousterhout 曾說過自己是測試的擁護者，但是他不認為在軟體開發時該用 TDD。

這是因為他認為，TDD 的做法過度關注在讓功能可以如預期運行，而不是關注在探索最佳的軟體設計方式。

從 TDD 的定義中可以看出，只要最終的功能可以通過所有預先寫好的測試，那就算開發完成，即使後面有重構階段，但這並沒有去規範程式設計上該如何設計，而這正是 John Ousterhout 認為危險的地方。

此外，他認為 TDD 的出發點過於侷限，因為每次關注的點，只在眼前需要通過的測試，而不是從更廣的角度來看整體軟體設計。而他認為，應該要從軟體設計的角度出發，先把軟體設計好後，再來寫測試。

除此之外，假如是在原型開發階段 (prototyping phase)，因為功能面都還沒確定下來，且產品與開發團隊仍在探索，這時就相對不適合用 TDD。可以等到探索階段結束後，進到穩定開發階段，再選用 TDD。

不過 John Ousterhout 同時表示，有些情況下 TDD 確實會很有用。具體來說，他認為在修正錯誤 (bug fixing) 時，用 TDD 是不錯的選擇。當程式有錯誤 (bug) 時，就會如 TDD 最開始測試無法通過的狀態；這時先把測試寫好，等同於是在規範程式預期會有什麼樣的行為，而為有在通過這些測試後，才能確保錯誤被修正。可以看到在這種狀況下，TDD 的做法就非常合適。

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