Che cos'è il test unitario? | phoenixNAP Glossario IT

Il test unitario è a lo sviluppo del software Processo in cui singoli componenti o unità di codice vengono testati per garantirne il corretto funzionamento.

Che cos'è lo unit test?

Il test unitario è una pratica fondamentale nello sviluppo del software che prevede il test delle più piccole parti individuali di un programma, note come unità, per verificare che funzionino come previsto.

Un'unità in questo contesto si riferisce in genere a una singola funzione, metodo o classe all'interno di un contesto più ampio codebase. Isolando queste unità, gli sviluppatori possono concentrarsi sul loro comportamento in un ambiente controllato, assicurandosi che ciascuna produca l'output corretto dato un input specifico. Questo isolamento consente il rilevamento precoce di bug o errori nel processo di sviluppo, rendendo il debug più gestibile e riducendo la probabilità di difetti in sistemi più complessi e integrati.

Come funzionano i test unitari?

Ecco una panoramica passo dopo passo del funzionamento dei test unitari:

Identificare l'unità da testare. Gli sviluppatori identificano prima la parte più piccola della base di codice che vogliono testare, come una funzione o un metodo. L'unità dovrebbe avere un input e un output chiari per verificare se funziona come previsto.
Scrivi casi di test. I casi di test sono scritti per definire vari scenari che l'unità potrebbe incontrare. Ciò include casi standard, limite e limite. Il test dovrebbe specificare l'input, l'output previsto e le condizioni in base alle quali l'unità dovrebbe superare o fallire.
Configurare l'ambiente di prova. UN ambiente di test viene creato per simulare le condizioni in cui l'unità verrà eseguita. Ciò potrebbe comportare l'inizializzazione di oggetti, l'impostazione delle dipendenze necessarie o la fornitura di dati fittizi per isolare l'unità da altre parti del sistema.
Esegui il test. L'unità viene eseguita con gli input di test nell'ambiente isolato. Il test verrà eseguito e confronterà l'output effettivo dell'unità con il risultato previsto.
Analizza i risultati. Viene verificato il risultato del test unitario. Se l'output effettivo corrisponde all'output previsto, il test passa. In caso contrario, il test fallisce e il problema deve essere affrontato nel codice.
Rifattorizzare o eseguire il debug se necessario. Se il test fallisce, il codice viene rivisto per risolvere il problema. Gli sviluppatori possono modificare l'unità o le condizioni in cui viene testata e il test viene eseguito di nuovo per garantire che il problema sia risolto.
Ripeti il processoUna volta che un test unitario viene superato, diventa parte della suite di test automatizzati che verrà eseguito regolarmente, specialmente dopo le modifiche al codice, per garantire che non vengano introdotti nuovi bug. Nel tempo, più unità vengono testate e aggiunte a questa suite, creando una struttura di test completa.

Esempio di test unitario

Ecco un semplice esempio di test unitario per un Python funzione che calcola la somma di due numeri. Il test unitario verifica se la funzione funziona correttamente passando input diversi e verificando l'output.

Funzione da testare

# The function being tested

def add_numbers(a, b):

    return a + b

# Unit test class

class TestAddNumbers(unittest.TestCase):

    # Test case: adding positive numbers

    def test_add_positive(self):

        result = add_numbers(3, 5)

        self.assertEqual(result, 8)  # Expected result: 8

    # Test case: adding negative numbers

    def test_add_negative(self):

        result = add_numbers(-2, -3)

        self.assertEqual(result, -5)  # Expected result: -5

    # Test case: adding a positive and a negative number

    def test_add_mixed(self):

        result = add_numbers(7, -3)

        self.assertEqual(result, 4)  # Expected result: 4

    # Test case: adding zero

    def test_add_zero(self):

        result = add_numbers(0, 5)

        self.assertEqual(result, 5)  # Expected result: 5

# Code to run the tests

if __name__ == '__main__':

    unittest.main()

Spiegazione:

aggiungi_numeri(a, b) è la funzione sottoposta a test, che somma semplicemente due numeri.
La classe di test unitario TestAggiungiNumeri contiene quattro metodi di prova, ciascuno mirato a uno scenario specifico:
- test_add_positive: testa l'addizione di due numeri positivi.
- test_add_negative: testa l'addizione di due numeri negativi.
- test_add_mixed: Esegue il test aggiungendo un numero positivo e uno negativo.
- test_add_zero: testa l'addizione di un numero e di zero.

Cosa si ottiene tramite i test unitari?

I test unitari raggiungono diversi obiettivi chiave che contribuiscono alla qualità, all'affidabilità e alla manutenibilità del software. Ecco cosa si ottiene in genere tramite i test unitari:

Rilevamento precoce dei bug. I test unitari aiutano a individuare i bug all'inizio del processo di sviluppo, prima che il codice venga integrato in sistemi più grandi. Ciò consente agli sviluppatori di identificare e risolvere i problemi alla fonte, rendendo il debug più semplice ed efficiente.
Qualità e stabilità del codiceTestando singole unità di codice, gli sviluppatori possono garantire che ogni parte funzioni correttamente. Ciò porta a una qualità complessiva del codice più elevata e a un software più stabile, riducendo la probabilità di difetti quando il codice viene integrato con altri componenti.
Fiducia durante il refactoringI test unitari servono come rete di sicurezza quando si apportano modifiche alla base di codice, come ad esempio refactoringGli sviluppatori possono riorganizzare il codice con sicurezza, sapendo che se i test unitari vengono superati, non hanno inavvertitamente danneggiato funzionalità esistenti.
Progettazione del codice migliorata. Scrivere unit test incoraggia una migliore progettazione del software. Per rendere le unità più facili da testare, gli sviluppatori spesso progettano il loro codice in modo che sia più modulare, con una chiara separazione delle preoccupazioni. Ciò porta a un codice più pulito e più manutenibile.
Riduzione dei costi di correzione dei bug. Poiché i test unitari identificano i bug in anticipo, il costo per risolvere tali bug è inferiore rispetto alla risoluzione successiva nel ciclo di sviluppo o dopo il rilascio. Prima viene rilevato un difetto, più facile e meno costoso è risolverlo.
Supporto per l'integrazione e l'implementazione continuaI test unitari sono in genere automatizzati ed eseguiti continuamente, il che supporta pratiche di sviluppo moderne come integrazione continua (CI) e distribuzione continua (CD)I test automatizzati garantiscono che le modifiche non introducano nuovi bug nella base di codice e mantengano l'integrità del codice nel tempo.
Comportamento documentato. I test unitari fungono da documentazione per il codice. Specificano come ci si aspetta che il codice si comporti in varie condizioni, rendendo più facile per altri sviluppatori comprendere la funzionalità prevista di ogni unità.

Tecniche di test unitario

Le tecniche di test unitari sono approcci utilizzati per testare singole unità di un programma in modo efficace e strutturato. tecniche di test del software aiuta a garantire che il codice sia testato a fondo, coprendo vari scenari e potenziali casi limite. Ecco le principali tecniche utilizzate nei test unitari.

Test della scatola nera

Nel test black box, il tester si concentra solo sull'input e sull'output dell'unità senza alcuna conoscenza del funzionamento interno del codice. L'obiettivo è verificare che l'unità si comporti come previsto in diverse condizioni. I tester non hanno bisogno di comprendere i dettagli di implementazione, ma di controllare se la funzione soddisfa i suoi requisiti in base all'input e all'output.

Test della scatola bianca

Il test white box implica il test della struttura interna e della logica dell'unità. Il tester ha piena conoscenza del codice e può progettare test che esercitano percorsi di codice specifici, punti di decisione e rami. Questa tecnica aiuta a garantire che la logica e il flusso del codice siano corretti, coprendo casi limite e potenziali percorsi di esecuzione.

Test della scatola grigia

Il gray box testing è un approccio ibrido in cui il tester ha una conoscenza parziale del funzionamento interno dell'unità. Questa tecnica combina elementi di entrambi test della scatola nera e della scatola bianca, consentendo al tester di progettare casi di test più informati basati sulla comprensione del funzionamento del codice, concentrandosi anche sul comportamento esterno dell'unità.

Dichiarazione di copertura

Questa tecnica assicura che ogni istruzione nel codice venga eseguita almeno una volta durante il test. L'obiettivo è assicurarsi che tutte le righe di codice siano coperte dai test, riducendo la probabilità di errori mancanti nascosti nei percorsi di codice non eseguiti.

Copertura delle filiali

La copertura dei rami si concentra sul test di tutti i rami possibili o punti di decisione nel codice. Ogni istruzione condizionale, come if o else, deve essere testata per garantire che ogni ramo si comporti correttamente. Questa tecnica aiuta a scoprire bug che potrebbero verificarsi quando alcuni rami non vengono eseguiti.

Copertura del percorso

La copertura del percorso testa tutti i possibili percorsi attraverso un'unità di codice. L'obiettivo è garantire che ogni possibile sequenza di percorsi di esecuzione venga testata, incluse le combinazioni di rami. Questa tecnica fornisce una copertura più estesa rispetto al branch testing, assicurando che anche la logica decisionale complessa venga testata a fondo.

Test di mutazione

Il test di mutazione comporta l'introduzione di piccole modifiche o mutazioni al codice e quindi l'esecuzione dei test unitari per vedere se rilevano tali modifiche. Se i test falliscono, ciò indica che la suite di test è efficace. Se i test vengono superati nonostante la mutazione, i casi di test potrebbero dover essere migliorati per coprire tutti gli scenari.

Vantaggi e sfide dei test unitari

I test unitari svolgono un ruolo fondamentale nel miglioramento della qualità del software, ma come ogni pratica di sviluppo, presentano sia vantaggi che svantaggi.

Vantaggi

I test unitari offrono numerosi vantaggi che migliorano lo sviluppo del software:

Rilevamento precoce dei bug. I test unitari individuano i bug all'inizio del processo di sviluppo, prima che il codice venga integrato con altre parti del sistema. Ciò riduce lo sforzo e il tempo necessari per individuare e correggere gli errori in seguito, portando a cicli di sviluppo più efficienti.
Qualità del codice migliorata. Scrivendo unit test, gli sviluppatori sono incoraggiati a scrivere codice più pulito e modulare. Ogni unità di codice è progettata con input e output chiari, il che migliora la leggibilità, la manutenibilità e la progettazione complessiva del codice.
Rifattorizzazione della fiducia. I test unitari forniscono una rete di sicurezza quando si apportano modifiche o si rifattorizza il codice. Gli sviluppatori possono modificare la base di codice con sicurezza, sapendo che se i test unitari vengono superati, la funzionalità principale del codice rimane intatta.
Supporta l'integrazione continua. I test unitari sono solitamente automatizzati e possono essere integrati in pipeline di integrazione continua (CI). Ciò garantisce che le nuove modifiche non interrompano il codice esistente, migliorando l'affidabilità del software e velocizzando i cicli di sviluppo.
Debug più veloce. L'isolamento dei bug è più semplice con i test unitari, poiché il test ha come target unità specifiche di codice. Quando un test fallisce, gli sviluppatori sanno esattamente dove si trova il problema, riducendo i tempi e gli sforzi di debug.
Costi ridottiPoiché i bug vengono individuati in anticipo, risolverli costa meno che risolvere i problemi scoperti più avanti nel ciclo di sviluppo, soprattutto dopo la distribuzione.
Funziona come documentazione. I test unitari servono come una forma di documentazione, mostrando come i singoli pezzi di codice sono destinati a comportarsi. Ciò aiuta i nuovi sviluppatori o membri del team a comprendere rapidamente il comportamento previsto di un'unità, riducendo la curva di apprendimento.
Garantisce la funzionalità in isolamento. Il testing unitario assicura che ogni unità del codice funzioni correttamente in isolamento, senza dipendenze da altre parti del sistema. Ciò garantisce che le unità funzionino bene individualmente prima di essere integrate nel sistema più ampio.

Le sfide

Di seguito sono riportate le principali sfide che gli sviluppatori possono incontrare quando lavorano con i test unitari:

Richiede molto tempo per essere scritto e mantenuto. Scrivere test unitari completi può richiedere molto tempo, specialmente in progetti di grandi dimensioni con molti componenti. Mantenere questi test aggiornati man mano che la base di codice si evolve richiede uno sforzo continuo. Gli sviluppatori devono modificare continuamente i test per riflettere i cambiamenti di funzionalità, il che può rallentare il processo di sviluppo.
Difficoltà nel testare la logica complessa. Sistemi complessi, in particolare quelli con dipendenze da database, esterni API, o altri servizi, sono difficili da testare unitariamente. La simulazione o la simulazione di queste dipendenze esterne può richiedere configurazioni complesse, rendendo più difficile testare singole unità in modo isolato.
Copertura del test incompleta. Ottenere una copertura completa dei test è difficile. Anche con una serie completa di test, alcuni casi limite o condizioni impreviste potrebbero essere trascurati. Senza una copertura completa, alcuni difetti potrebbero comunque sfuggire, soprattutto se i test coprono solo le funzionalità di base e non tutti i possibili percorsi o rami.
Falso senso di sicurezza. Avere un gran numero di unit test superati può a volte creare un falso senso di sicurezza. Il fatto che gli unit test superino il test non garantisce che l'intero sistema funzionerà correttamente quando integrato. Gli unit test si concentrano su componenti isolati, quindi i problemi di integrazione, prestazioni o scenari limite potrebbero non essere rilevati.
Test fragili. I test unitari possono diventare fragili e interrompersi frequentemente quando cambia la base di codice. Piccole modifiche al codice, specialmente in sistemi strettamente accoppiati, possono richiedere aggiustamenti dei test, portando a una manutenzione costante della suite di test.
Portata limitata. Il testing unitario si concentra sul testing di singole unità in isolamento, il che significa che non cattura i problemi relativi all'integrazione del sistema, alle prestazioni o agli scenari di utilizzo nel mondo reale. Gli sviluppatori potrebbero dover integrare il testing unitario con altri tipi di test, come il testing di integrazione o il testing end-to-end, per garantire l'affidabilità complessiva del sistema.
Non adatto a tutti i tipi di codice. Alcuni codici, come le interfacce utente (UI) o algoritmi complessi che si basano su interazioni visive o del mondo reale, possono essere difficili da sottoporre a unit test in modo efficace. In tali casi, gli unit test potrebbero non fornire una copertura o una convalida sufficienti del comportamento del software in scenari del mondo reale.

Test unitari vs. test di integrazione

Il testing unitario si concentra sul test di singoli componenti o unità di codice in isolamento, assicurando che ogni parte funzioni correttamente da sola. Consente agli sviluppatori di individuare i bug in anticipo e assicura che piccoli pezzi di codice si comportino come previsto.

Al contrario, i test di integrazione valutano il modo in cui più unità interagiscono tra loro, identificando i problemi che possono sorgere dall'interazione tra componenti diversi, come formati di dati non corrispondenti o dipendenze errate.

Mentre i test unitari assicurano che le parti più piccole dell'applicazione funzionino correttamente, i test di integrazione confermano che queste parti funzionano correttamente quando combinate, affrontando potenziali difetti che i test unitari potrebbero non rilevare. Insieme, entrambi i tipi di test forniscono una visione completa dell'affidabilità del software.

Test unitari vs. test funzionali

Il testing unitario si concentra sulla verifica del comportamento di singoli componenti o piccole unità di codice, come funzioni o metodi, in isolamento dal resto del sistema. È in genere automatizzato e consente agli sviluppatori di rilevare i bug in anticipo, assicurando che ogni parte funzioni come previsto in condizioni controllate.

Il test funzionale, d'altro canto, valuta il comportamento del sistema nel suo complesso, convalidando che il software soddisfi i requisiti specificati testando la funzionalità end-to-end. Mentre il test unitario è più tecnico e interno, il test funzionale è più ampio e incentrato sull'utente, concentrandosi sul fatto che il sistema fornisca i risultati attesi in scenari del mondo reale. Insieme, forniscono una copertura di test completa sia dal punto di vista del codice che del sistema.

Test unitari vs. test di regressione

Il testing unitario si concentra sulla verifica della funzionalità di singoli componenti o unità di codice in isolamento, assicurando che ogni parte si comporti come previsto. Viene in genere eseguito all'inizio dello sviluppo per individuare bug a livello di unità.

D'altro canto, i test di regressione sono più ampi e vengono eseguiti dopo modifiche o aggiornamenti alla base di codice, con l'obiettivo di verificare che tali modifiche non abbiano inavvertitamente introdotto nuovi difetti o danneggiato funzionalità esistenti.

Mentre i test unitari sono ristretti e focalizzati su singole unità, i test di regressione valutano la stabilità e la correttezza dell'intero sistema dopo le modifiche, spesso utilizzando una combinazione di test unitari, di integrazione e a livello di sistema.