Unit-Tests sind eine gängige Methode im Bereich des Softwaretestens. Sie helfen Entwicklern, Fehler im Code aufzuspüren, damit diese frühzeitig behoben werden können. Ziel ist es, dem Endnutzer ein optimales Produkt zu liefern.
Sie sind ein wesentlicher Bestandteil des Softwareentwicklungs-Workflows und beeinflussen die Codequalität maßgeblich.
Unit-Tests überprüfen das Verhalten des Codes als Reaktion auf Grenzwerte, Standardfälle und fehlerhafte Eingabedaten. Sie untersuchen auch implizite und explizite Annahmen im Code.
Das Testen von Komponenten ist jedoch ein detaillierter Prozess mit mehreren Schritten. Vor der Übergabe des Endprodukts an den Kunden muss sichergestellt sein, dass es fehlerfrei ist und den Kundenerwartungen entspricht.
Eine Überprüfung vor der Abgabe ist daher unerlässlich, um dies sicherzustellen und den eigenen Arbeitsstandard widerzuspiegeln. Es ist zudem eine wertvolle Fähigkeit, die es zu erlernen gilt.
Lassen Sie uns also untersuchen, was Unit-Tests sind und warum sie für Unternehmen und Entwickler von Bedeutung sind.
Was versteht man unter Unit-Testing?
Unit-Tests sind ein Kernbestandteil des Softwareentwicklungsprozesses. Hierbei werden einzelne Komponenten einer Anwendung oder eines Softwareprogramms getestet, um Fehler leicht zu identifizieren. Der Hauptzweck von Komponententests besteht darin, zu überprüfen, ob jedes einzelne Teil entsprechend den Kundenanforderungen funktioniert. Es können mehrere Eingaben, aber nur eine einzige Ausgabe vorliegen.
Wenn ein Entwickler ein Programm erstellt, wird das gesamte Programm in verschiedene testbare Einheiten aufgeteilt, um den Quellcode zu analysieren. Unit-Tests prüfen demnach jede Prozedur, Methode oder Funktion und testen sowohl objektorientierte als auch prozedurale Programmierung. Sie sind besonders nützlich beim Umschreiben oder Umgestalten von Codeabschnitten.
Einfach ausgedrückt, sind Unit-Tests ein Testverfahren für die Softwareentwicklung, bei dem sich eine „Unit“ auf eine einzelne Komponente bezieht, die getestet werden muss, um die Qualität des Codes festzustellen.
Zusätzlich existieren verschiedene Unit-Testing-Frameworks für unterschiedliche Programmiersprachen, wie z.B. C, C++, Python, C#, Java oder JavaScript. Beispiele für Unit-Testing-Frameworks sind JEST, AVA, NUnit, unittest, JUnit, TestNG, Embunit und HtmlUnit, um nur einige zu nennen.
Welche Arten von Unit-Tests gibt es?
Im Bereich der Softwaretests existieren viele Methoden, und Unit-Tests sind eine davon. Unit-Tests lassen sich weiter in zwei Kategorien unterteilen. Diese wollen wir nun einzeln betrachten.
Manuelles Testen: Beim manuellen Unit-Testing schreibt ein Entwickler Code, um einen bestimmten Abschnitt zu testen, indem er persönlich mit den APIs oder der Software interagiert, um Fehler zu finden. Dies ist eine aufwendige und zeitintensive Aufgabe, da eine Person in dieser Umgebung arbeiten muss, um einzelne Softwarekomponenten zu testen. Es kann zu menschlichen Fehlern wie Tippfehlern oder Auslassungen von Schritten kommen.
Automatisiertes Testen: Hier übernimmt die Maschine die Aufgabe des Komponententests und führt das zuvor geschriebene Testskript aus. Mit automatisierten Unit-Tests können einzelne oder komplexe Sequenzen mit dem gleichen Ergebnis getestet werden.
Es ist zuverlässiger und effizienter als manuelles Testen. Aus diesem Grund bevorzugen die meisten Unternehmen einen automatisierten Ansatz für ihre Softwaretests. Eine kleine Einschränkung ist jedoch die Qualität des Tests, die letztlich von der Qualität des vorgefertigten Codes abhängt.
Man kann dies als Schlüsselkomponente der kontinuierlichen Integration und Bereitstellung sehen, die den QA-Prozess beim Hinzufügen neuer Funktionen zur Anwendung skaliert.
Warum ist Unit-Testing wichtig?
Der Hauptzweck von Unit-Tests ist es, jeden Teil des Programms zu trennen, damit man prüfen kann, ob jeder Teil der Software korrekt und fehlerfrei funktioniert. Durch die Isolation jedes Teils lässt sich das genaue Verhalten des Codes entsprechend den Erwartungen leicht bestimmen.
Einige Vorteile von Unit-Tests sind:
Codequalität
Unit-Tests verbessern die Qualität des Codes. Sie ermöglichen es Entwicklern, alle Mängel in den Einheiten vor der Bereitstellung zu überprüfen. Sie decken auch kleinste Randfälle auf und ermöglichen es, mit mehr Zuversicht besseren Code zu schreiben.
Darüber hinaus wird man beim Testen des Codes manchmal gezwungen, anders zu denken, was zu besseren Designideen führen kann. Es ist wie ein Korrekturleseprozess, der zur Verbesserung des Codestils beiträgt.
Agiler Prozess
Unit-Tests machen den Codierungsprozess agiler. Beim Hinzufügen neuer Funktionen zur Software müssen unter Umständen Teile des bereits getesteten Codes geändert werden, was kostspielig und riskant sein kann. Wurden jedoch zuvor Unit-Tests durchgeführt, kann der Code mit Sicherheit umgestaltet werden.
Frühe Fehlererkennung
Das Abfangen von Fehlern vor dem Integrationsprozess ist immer vorteilhaft und spart Zeit. Da Entwickler Codes für Unit-Tests schreiben, können Probleme frühzeitig gefunden werden und vom Entwickler in frühen Phasen behoben werden. Dies spart Zeit und verbessert die Codequalität.
Ordnungsgemäße Dokumentation
Ein Entwickler versteht die Schnittstelle der Basiseinheit und wie er mit den Testprogrammen einzelne Teile des Codes überprüft. Auf diese Weise kann der Entwickler auch jede Funktionalität des Einheitencodes erlernen und sicherstellen, dass sich die Software wie erwartet verhält.
Niedrige Kosten
Da Fehler in der Entwicklungsphase leicht gefunden werden können, sind Unit-Tests kostengünstiger. Stellen Sie sich vor, ein Fehler wird erst in späteren Phasen der Entwicklung gefunden, beispielsweise bei Akzeptanz- oder Systemtests. Die Behebung ist dann teurer, da größere Teile geändert werden müssen. Frühe Fehlererkennung reduziert nicht nur Kosten, sondern spart auch Zeit.
Welche verschiedenen Unit-Testing-Techniken gibt es?
Unit-Tests arbeiten an jedem Teil eines Programms, um unerwartete Fehler zu finden, damit das gesamte Programm in den Testprozess übernommen werden kann. Zur Beschleunigung der Arbeit werden drei Techniken verwendet:
#1. White-Box-Tests
White-Box-Tests werden auch als Transparent- oder Glass-Box-Tests bezeichnet. Dabei kennt der Tester die interne Funktionsweise. Es geht also darum, die funktionalen Aspekte einer Softwarelösung oder Anwendung zu testen. Der Arbeitsprozess umfasst Eingabe, Verarbeitung, ordnungsgemäße Testplanung und Ausgabe bzw. einen Abschlussbericht.
#2. Black-Box-Tests
Bei dieser Art von Tests wird die Benutzeroberfläche der Softwarelösung sowohl mit der Eingabe als auch der Ausgabe geprüft. Es wird das Szenario des Systems überprüft.
Ein Beispiel wäre, dass ein Benutzer keine Fehlermeldung erhält, wenn er ein falsches Passwort eingibt, oder dass ein Benutzer das Passwort möglicherweise im falschen Format eingibt.
#3. Gray-Box-Tests
Gray-Box-Tests werden als halbtransparente Tests bezeichnet. Sie sind eine Kombination aus White-Box- und Black-Box-Tests. Dabei ist der Benutzer teilweise mit der internen Funktionsweise der Software vertraut. Es werden mehrere Testarten, einschließlich Matrixtests, Mustertests, Regressionstests und orthogonale Mustertests, durchgeführt.
Wie schreibt man einen Unit-Test?
Das Schreiben von Unit-Test-Code ähnelt der Entwicklung von beliebigem Code, es gibt jedoch einige Unterschiede. Sie erstellen ein großes Programm, um die Probleme der Benutzer zu lösen, während Unit-Test-Code dazu dient, Probleme im eigenen Programm zu beheben.
Beim Unit-Testing sind Sie im Grunde genommen Ihr eigener Kunde. Sie müssen so denken und jeden einzelnen Teil testen, um die eigenen Erwartungen zu erfüllen. Da Sie den Code selbst erstellt haben, wissen Sie leicht, wo Änderungen vorgenommen werden müssen, um ein besseres Ergebnis zu erzielen.
- Verstehen Sie zunächst die Anforderungen jedes Codes, den Sie testen möchten, und geben Sie ihm einen Methodennamen.
- Dann müssen Sie einige Testparameter festlegen und sicherstellen, dass jeder Test das erwartete Ergebnis liefert. Vermeiden Sie Testklassenhierarchien, aber Sie können Setup-Methoden sowie verschachtelte Hilfsklassen verwenden.
- Folgen Sie dem Arrange-Act-Assert-Muster und beginnen Sie mit dem Schreiben des Tests.
Wiederholen Sie diesen Vorgang für jeden Teil des größeren Programms und schreiben Sie effektiven Code, um den eigenen Code zu testen. Finden Sie die Probleme und kommen Sie sofort auf den Punkt.
Was sind die Grenzen von Unit-Tests?
Obwohl Unit-Tests eine der Arten von Softwaretests sind, dauert es länger als gewöhnlich, auch nur einen einzigen Teil zu testen, ganz zu schweigen von größeren und komplexeren Codes.
Es ist daher möglich, dass nicht alle Fehler im Programm erkannt werden. Es können zwar funktionale Fehler entdeckt werden, doch beim Aufspüren von Leistungsproblemen, systemweiten Problemen oder Integrationsfehlern kann es scheitern. Unit-Tests sind nur in Kombination mit anderen Softwaretestmethoden effektiv.
Die Haupteinschränkung besteht darin, dass die Abwesenheit von Fehlern nicht angezeigt werden kann. Wie bei anderen Arten von Tests kann nur das Vorhandensein von Fehlern nachgewiesen werden. Es muss eine genaue Aufzeichnung des Unit-Test-Codes geführt werden, damit er während des gesamten Testprozesses verwendet werden kann.
Außerdem ist es ohne automatisierte Charakterisierung nicht möglich, alle möglichen Kombinationen auf der Eingabeseite für jede Software zu testen. Man muss sich auf große Programme konzentrieren, um jede Ecke des Codes zu testen, was aufwendig ist.
Betrachten wir kurz die realen Nachteile:
- Das Schreiben von Testfällen ist zeitaufwendig.
- Es ist schwierig, Unit-Tests für Legacy-Code zu schreiben.
- Wartung ist erforderlich.
- Das Testen von GUI-Code ist eine große Herausforderung.
- Es können nicht alle Fehler im Code entdeckt werden.
Unit-Testing vs. Functional Testing: Unterschied
Unit-Tests und Funktionstests sind beide Grundlagen des Softwaretestprozesses. Beide sind im jeweiligen Bereich von Bedeutung und bringen individuelle Vorteile mit sich. Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, dass Unit-Tests von den Softwareentwicklern selbst durchgeführt werden, während Funktionstests von Softwaretestern während des Systemtests durchgeführt werden.
Betrachten wir die Hauptunterschiede:
#1. Unit-Tests testen die Einheiten des Codes, indem einzelne Teile der Software isoliert werden. Funktionstests hingegen testen die gesamten Programmfunktionen gemäß den Benutzeranforderungen.
#2. Unit-Testing-Code ist leicht zu schreiben und für den nächsten Schritt auszuführen. Es fällt unter die White-Box-Technik. Der Hauptzweck des Tests ist es, jede Einheit oder jedes Modul im Code zu isolieren, um jedes einzelne zu testen.
Im Gegensatz dazu ist das Schreiben von funktionalem Testcode komplexer. Es fällt unter die Black-Box-Testtechnik. Der Hauptzweck von Funktionstests ist es, die Funktionalität der gesamten Softwareanwendung zu testen.
#3. Unit-Tests können Grenzfälle und Codezweige abdecken. Es ist jedoch eine große Anzahl von Testfällen erforderlich, um jede Ecke zu testen.
Bei Funktionstests ist keine große Anzahl von Testfällen erforderlich. Es werden Anwendungs- oder Softwarefunktionen abgedeckt.
#4. Unit-Tests haben geringe Wartungskosten. Hier schreibt ein Entwickler den Code in derselben Programmiersprache. Die Kosten hängen auch von der Anzahl der Codezeilen ab.
Die Wartungskosten für Funktionstests sind jedoch höher als für Unit-Tests. Um die Funktionalität zu testen, benötigt ein Tester nicht die gleiche Programmiersprache, um Codes zu schreiben. Dieser Test deckt die Anforderungen der Endbenutzer ab.
#5. Bei einer Änderung, wie dem Hinzufügen neuer Funktionen oder dem Entfernen unnötiger Add-ons, muss auch der Unit-Test-Code geändert werden. Unit-Test-Code wird in der Entwicklungsphase geschrieben, wie bereits erwähnt, um eigene Programme zu testen.
Funktionaler Testcode wird hingegen von Testern nach der Entwicklungsphase geschrieben. Dieser Test wird genutzt, um die Funktionalität der einzelnen Features zu prüfen. Kleine Änderungen in der Software wirken sich nicht so stark auf die Funktionalitätsseite aus.
#6. Beliebte Tools zum Schreiben von Unit-Tests sind Mockito, TestNG, NUnit, JUnit und mehr. Beliebte Tools zum Schreiben von Funktionstests sind SahiPro, UFT, Selenium und mehr.
Einige gängige Unit-Testing-Tools
- NUnit: Es handelt sich um ein Unit-Testing-Tool oder -Framework, das auf der .NET-Plattform basiert und es ermöglicht, Testskripte kostenlos manuell zu schreiben. Es unterstützt auch datengesteuerte Tests.
- JUnit: Es ist ein Open-Source-Testframework für Unit-Tests, das Java-Entwicklern hilft, wiederholbare Tests zu schreiben und auszuführen. Es funktioniert ähnlich wie NUnit.
- TestNG: Dies ist ein weiteres Testframework, das insbesondere von NUnit und JUnit inspiriert wurde. Es gibt einige zusätzliche Funktionen. Zudem werden datengesteuerte und parametrisierte Tests unterstützt.
- Test: Jtest wurde von Parasoft entwickelt und wird speziell zum Testen von Java-Softwareanwendungen verwendet. Zudem unterstützt es statische Codeanalysen und sorgt für fehlerfreie Programmierung im gesamten Softwareentwicklungsprozess.
- Emma: Es handelt sich um eine Open-Source- und kostenlose Sammlung von Tools zur Messung und Analyse der Java-Codeabdeckung. Unterstützung wird bei der umfangreichen Softwareentwicklung durch iterative und schnelle Bearbeitung einzelner Arbeiten geboten.
- PHPUnit: Es ist ein entwicklerorientiertes Testtool für PHP, das kleine Einheiten des PHP-Codes separat testet. Es enthält zudem viele flexible und einfache Behauptungen, die das einfache Testen von Code ermöglichen.
- unittest: unittest ist ein integriertes Unit-Testing-Framework zum Testen von Python-Code. Es verfügt über einen einfachen Test-Runner, mit dem die Tests problemlos ausgeführt werden können.
- QUnit: Es ist ein robustes Testframework, das ein Entwickler mit einem Frontend verwenden kann. Entwickler von JQuery Mobile, JQuery-UI-Bibliotheken und JQuery bevorzugen das QUnit-Framework gegenüber anderen Tools.
- Puppeteer: Es ist ein großartiges Testausführungstool, das vom Google-Team entwickelt wurde. Es bietet eine Headless-Chrome-API für NodeJS-Anwendungen.
- Embunit: Es ist ein häufig verwendetes Unit-Testing-Framework zum Testen von C- und C++-Code. Es ist kostenlos erhältlich. Es steht für Embedded Unit, was sehr einfach zu bedienen ist.
Fazit
Immer wenn große oder komplexe Programme geschrieben werden, sind Unit-Test-Module erforderlich, um die kleinsten testbaren Einheiten einer Anwendung zu überprüfen. Während des Entwicklungsprozesses schreiben und führen Entwickler den Unit-Test-Code aus, um Fehler leicht zu finden.
Darüber hinaus stellen Unit-Tests sicher, dass eine Codeänderung die Anwendung nicht beschädigt, sondern die Qualität der Software verbessert. Mit korrekt ausgeführten Unit-Tests kann den Endbenutzern oder Kunden eine hervorragende Anwendung präsentiert werden, die deren Erwartungen erfüllt.
Informieren Sie sich als Nächstes über die verschiedenen Arten von Anwendungstests.