單元測試本質(zhì)：面向邏輯塊

　　單元測試是最早階段的軟件測試，面對的目標(biāo)最小，可以綜合使用黑盒測試方法和白盒測試方法，按理說，單元測試用例的設(shè)計(jì)應(yīng)該是最簡單的，但實(shí)際上，單元測試用例的設(shè)計(jì)常讓人感覺無從下手，這是什么原因？是代碼真的不具有“可測性”嗎？還是測試思路和方法不對？正確的測試思路和方法是什么？單元測試工具應(yīng)該具備什么樣的功能，才能支持快速地構(gòu)建測試用例？

　　大道至簡，意思是掌握了事物的本質(zhì)，事情就會變得很簡單。反之，如果事情很復(fù)雜很麻煩，往往表示沒有抓住本質(zhì)。

　　單元測試的本質(zhì)是什么？首先要看單元測試的目標(biāo)是什么。單元測試檢測代碼功能邏輯，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效的編程。只要真正做過單元測試的工程師都知道，單元測試要做的，能做的，就是檢測代碼的功能邏輯，扯上其他東西是沒有任何意義的。既然單元測試是對代碼功能邏輯的檢測，那么，測試用例要做的，就是針對代碼的功能邏輯，設(shè)定其輸入，并判斷其輸出是否符合預(yù)期，從而檢測功能邏輯的正確性。功能邏輯是由什么實(shí)現(xiàn)的？邏輯塊。所以，單元測試的本質(zhì)，是面向邏輯塊，單元測試用例的本質(zhì)，是邏輯塊的輸入輸出，也就是設(shè)定邏輯塊的各種可能輸入，及對應(yīng)的預(yù)期輸出。

　　一旦我們把目光轉(zhuǎn)向邏輯塊，所有的事情就會變得簡單。來看一個(gè)典型示例。“典型”的意思是，如果這個(gè)代碼不會測，實(shí)際項(xiàng)目也就不會測，因?yàn)橥瑯拥臏y試問題會大量存在；反過來，如果這個(gè)代碼可以測得很好很快，那么實(shí)際項(xiàng)目的測試就基本上沒有問題，因?yàn)橐呀?jīng)掌握了正確的測試思路和測試方法。這個(gè)代碼的功能是，取得職位列表，將職位標(biāo)題拼成短信并發(fā)送給用戶。參數(shù)是一個(gè)數(shù)據(jù)流，包含用戶的手機(jī)號和想要什么類型的職位等信息，程序從數(shù)據(jù)庫里讀取對應(yīng)的職位列表和一個(gè)映射表，映射表用來檢查哪些職位已經(jīng)發(fā)送給用戶，然后把職位的標(biāo)題拼成短信并且發(fā)送給用戶。代碼使用C++編寫，但它所表達(dá)的測試問題和測試思想，則是通用的。

　　請想一想，這個(gè)代碼的測試思路是什么？也就是說，哪些變量要設(shè)置輸入，哪些變量要判斷輸出？如果按照傳統(tǒng)的方法，輸入是參數(shù)，輸出是返回值，那基本沒法測。但是如果面向邏輯塊（上面的代碼分為兩張圖片，第二張圖片實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能邏輯，也就是我們要測的邏輯塊），立刻就有了思路：輸入是鏈表對象objList和映射表對象map里的數(shù)據(jù)，輸出是拼接出來的字符串，在兩個(gè)地方需要判斷它的值。

　　具備了面向邏輯塊的測試思路，就可以將“可測性”這個(gè)詞扔進(jìn)垃圾桶了，除非代碼真的糟糕得太過分，否則都不難測。至于代碼之間的耦合，那是再正常不過的事情，代碼反映了客觀事物，客觀事物本身就是互相關(guān)聯(lián)的，代碼能沒有耦合？如果一個(gè)函數(shù)有多個(gè)邏輯塊，同樣很簡單，各個(gè)邏輯塊分別測試就是了。

　　面向邏輯塊，測試用例的數(shù)據(jù)也很簡單，因?yàn)檫壿嬘?jì)算涉及到的數(shù)據(jù)往往很少，且一般是基本類型。上面的示例，數(shù)據(jù)算是比較麻煩的，多數(shù)代碼的測試數(shù)據(jù)量都少于這個(gè)示例。雖然這個(gè)示例的數(shù)據(jù)看起來很嚇人，又有鏈表，又有映射表，但實(shí)際上，邏輯計(jì)算中涉及到的輸入就是一些標(biāo)題(title)，字符串而已，也就是說，我們要加入到鏈表和映射表中的對象指針，不管它的類型多復(fù)雜，每個(gè)對象只需要設(shè)定標(biāo)題(title)就OK了。至于輸出，也不過是字符串。總之，對于這個(gè)示例，用例的輸入是一系列字符串，輸出也是一些字符串。

　　傳統(tǒng)單元測試思想，是面向函數(shù)，即用例由函數(shù)的輸入輸出構(gòu)成，這在一些特例中沒有問題，例如三角形函數(shù)、排序函數(shù)之類最底層函數(shù)。這些函數(shù)，只有一個(gè)邏輯塊，且邏輯塊的輸入輸出，與函數(shù)的輸入輸出完全一致，當(dāng)然可以使用函數(shù)的輸入輸出來構(gòu)建測試用例。傳統(tǒng)的單元測試用例設(shè)計(jì)技術(shù)，都拿這些特例作為基礎(chǔ)，當(dāng)面對含有耦合關(guān)系的代碼時(shí)，反而作為特例來處理，要使用編寫樁代碼、設(shè)置模擬對象之類的麻煩方法來解決（實(shí)際上很多時(shí)候解決不了問題，例如，前面示例中的輸出怎么辦？）。實(shí)際項(xiàng)目中，代碼存在耦合關(guān)系是常態(tài)，完全沒有耦合的代碼反而很少。這種拿特例當(dāng)常態(tài)，拿常態(tài)當(dāng)特例的方法，在本質(zhì)上是錯(cuò)誤的，因此必然很麻煩，從根本上造成了單元測試難度大、成本高?？傊?，面向函數(shù)來設(shè)計(jì)單元測試用例，測試將很困難，至于主張單元測試要面向?qū)ο?、面向模塊，那純粹是胡扯。

　　有了面向邏輯塊的測試思想，測試思路是很簡單了，但是，如何設(shè)置邏輯塊的輸入值和輸出值呢？邏輯塊的輸入，除了參數(shù)、成員變量之類的常規(guī)變量，還包括底層輸入，即調(diào)用底層函數(shù)獲得的輸入，如前面示例中的鏈表和映射表對象中的數(shù)據(jù)；很多時(shí)候，還包括局部輸入，即在被測試代碼執(zhí)行過程中對某些變量的實(shí)時(shí)賦值，如局部靜態(tài)輸入、中斷輸入、界面輸入等。邏輯塊的輸出，除了返回值、成員變量之類的常規(guī)變量，還包括局部輸出，即被測試代碼執(zhí)行過程中對某些變量的實(shí)時(shí)判斷，如前面示例中直接發(fā)送出去的短信需要在發(fā)送前實(shí)時(shí)判斷。這些問題，恰恰表明了單元測試的另一個(gè)簡單：選擇工具很簡單。如果工具不能直接地、方便地設(shè)定邏輯塊的輸入輸出，那基本上沒法用，或者成本很高（至少十倍以上），因此，選擇工具的最主要指標(biāo)，就是能否直接地、方便地設(shè)定邏輯塊的輸入輸出。C/C++單元測試工具Visual Unit 4可以通過在表格中填寫數(shù)據(jù)，直接設(shè)定邏輯塊的輸入輸出，例如前面的示例，使用Visual Unit 4，只要點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，在表格中填寫一些字符串，就可以構(gòu)建出鏈表和映射表中的數(shù)據(jù)，以及判斷所拼接的短信是否正確。

　　也許有人認(rèn)為，對于前面的示例，如果面向函數(shù)，通過設(shè)定參數(shù)來獲得鏈表和映射表的數(shù)據(jù)，也可以達(dá)到同樣的測試效果，甚至可以同時(shí)檢測代碼所調(diào)用的其他函數(shù)，例如用于解析用戶信息的GetUserInfo()函數(shù)，用于從數(shù)據(jù)庫讀取職位列表的GetJobList()函數(shù)。這種想法是完全錯(cuò)誤的，白白浪費(fèi)時(shí)間和精力，為什么？
　　1、這些函數(shù)可能還沒有實(shí)現(xiàn)，這在并行開發(fā)中很常見；
　　2、這些函數(shù)或者它們所依賴的函數(shù)在測試時(shí)可能被隔離，這在大型項(xiàng)目中很常見；
　　3、相關(guān)設(shè)備在測試時(shí)可能不存在，例如，單元測試一般不連接數(shù)據(jù)庫；
　　4、相關(guān)設(shè)備無法返回測試需要的數(shù)據(jù)，例如，一個(gè)取環(huán)境溫度的底層函數(shù)，總是返回固定值；
　　5、即使以上問題都不存在，通過設(shè)置參數(shù)來間接獲得邏輯塊的輸入也可能非常困難，例如前面的示例，必須熟悉通訊協(xié)議，了解GetUserInfo()函數(shù)的工作過程，并在參數(shù)中填寫正確的數(shù)據(jù)流，且數(shù)據(jù)庫里有合適的數(shù)據(jù)，才可能獲得鏈表和映射表中的數(shù)據(jù)。

　　面向邏輯塊，則完全不需要考慮這些問題，無論多大的項(xiàng)目，無論多少人并行開發(fā)，都可以在開始編寫代碼時(shí)，就做到邊開發(fā)邊測試。至于底層函數(shù)，誰家的孩子誰抱，應(yīng)該由編寫者直接進(jìn)行測試，這樣才能全面地檢測它的功能邏輯。

　　總之，單元測試應(yīng)該面向邏輯塊，只有這樣，才能迅速產(chǎn)生測試思路，才能快速構(gòu)建用例數(shù)據(jù)，才能檢測功能邏輯的方方面面，不留死角，而判斷一個(gè)單元測試工具是否可以高效地應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目，最主要的指標(biāo)是能否直接地、方便地設(shè)置邏輯塊的輸入輸出。

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