大綱
Testing 的第一個切入點：單元測試。
本篇文章將針對單元測試進行簡介，主要內容包含了5W：
- Why
- What
- Where
- Who
- When
而How 的部分，屬於實現部分，將於下一篇文章介紹工具與簡單的範例。
最後會提到測試用例所代表的意義與其重要性。
前言
單元測試，是開發人員最該寫的測試程式，卻也是最容易被忽略的測試。
大家常碰到的測試相關問題是：
- 往往一堆人寫測試程式時，自以為是在寫單元測試，卻壓根就不是單元測試，而是整合測試。
- 生產程式碼是我寫的，如果測試程式也是我寫，那有什麼意義？所以應該給QA/QE 來寫才能測出盲點。
- 我程式都寫完了，跑起來也都對，這時寫測試程式一點意義都沒有。
- 測試程式要跑好久。
- 沒有測試環境，要怎麼寫測試。
看完這幾篇單元測試的相關文章後，希望大家可以獲得一些想法，解決這些問題。
Why
先舉幾個在開發上常見的問題：
- 怎麼讓UI, Service, Data Access 平行開發？
- 要到真實環境方能測試程式無誤
- 頁面發生錯誤，到底是誰錯了？
- 交付的程式，到底測過哪些東西了？
- 我改了這支程式，會不會害別的程式掛掉？
這些問題，可以有哪些Unit Test 相關的方式來解決：
- Unit Test 中使用stub/mock object，達到關注點分離
- Unit Test 使用stub/mock object 來模擬外部回傳的資料
- 把input 值當做test case，跑一次Unit Test
- 交付的程式，包括Unit Test 程式
- 改完程式就跑一次Unit Test 吧
總而言之，沒有被測試涵蓋到的程式，即使它可能是對的，也沒人敢拍胸脯保證。而有了測試用例來輔助說明與保護，至少可以拍胸脯保證，在這樣的測試用例下，這個物件的設定，肯定如同預期般執行。
而單元測試可以提供迴歸測試的保護，在每一次異動完程式，可以單鍵執行就知道是否破壞了原本對物件行為的預期。
單元測試可以透過一些輔助設計，來達到與外部環境、服務、相依隔絕，而僅測試該物件本身的邏輯，以及與外部的互動是否符合預期。
造成問題的測試案例，往往是最珍貴的，因為最具代表性，也最具價值。因為它提供了我們修正bug的方向以及指標。而針對發生問題的測試案例，來執行單元測試，馬上就可以知道是否是該物件的內部問題。
最後，單元測試由於具備與外界服務、相依隔絕的特性，所以可以幫助撰寫實際的物件時，具有可測試性、低耦合性，彼此之間只相依於抽象或介面。進而通過IoC 的設計，讓我們可以做到關注點分離，讓開發各個物件的developer，可以透過介面來溝通，不相依於彼此實現，就能平行開發。
What
Unit Test 的定義與基本準則，如下圖所示：
- 一個測試案例只測一種方法
- 最小的測試單位
- 不與外部（包括專案、資料庫、網路、服務、物件、型別）直接相依
- 不具備邏輯
- 測試案例之間相依性為零
Unit Test的特性，一個字：FIRST。如下圖所示：
- Fast：快速。
- Independent：獨立。
- Repeatable：可重複。
- Self-Validating：可反應驗證結果。單元測試不論成功或失敗，都應該要從測試的reporting 直接瞭解其意義或失敗原因。
- Timely：及時。單元測試應該恰好在使其通過的production code 之前撰寫。
即：優良的單元測試具有以下的特點：簡稱為 A-TRIP。
- 自動性(Automatic)
- 完備性(Thorough)
- 可重複性(Repeatable)
- 獨立性(Independent)
- 專業性(Professional)
Where
單元測試的覆蓋範圍，以定義來說，單元測試是最小的測試單位，在物件導向中，就是測試一個方法。而方法一定會在某個物件上（即使是靜態方法，也是在型別物件上）。
所以，單元測試通常就只關注在測試的目標物件上，而不管目標物件以外的東西，例如：目標物件所相依的實體物件、相依服務、相依資源、相依環境等等...
單元測試，簡單的說，就是用來模擬外部如何使用這個目標物件，或是如何與這個目標物件互動。所以我們所撰寫的單元測試程式，就是模擬與目標物件互動的程式。測試案例，就是該互動下的情境。接著驗證物件的行為是否符合我們預期。
因此，單元測試程式，既然是模擬外部如何使用目標物件，所以也只會針對目標物件對外開放的方法。
而基本上，單元測試透過哪些方式去驗證物件的行為符合預期呢？簡單來說，有三種：
- 驗證目標物件的回傳值，如下圖所示：
- 驗證目標物件的狀態改變，如下圖所示：
- 驗證目標物件與外部相依介面的互動方式，如下圖所示：
Who
單元測試該由誰來撰寫，就如同前言所說，最應該撰寫的是developer，而非QA/QE。
就如Where段落所說，單元測試簡單的說，是我們在設計物件的時候，預期外部該如何使用這個物件，進而衍生出物件該提供什麼樣的功能、具備什麼樣的行為。正因為物件的設計人、使用人，都是developer，所以單元測試的程式，當然由developer來設計，最為妥當。尤其由用的人來寫，最為精準。
歸納幾個基本要點：
- 想要達到什麼需求，就是測試案例。而物件的設計，只是為了滿足需求，需求即測試案例。即生產程式碼只為了滿足測試程式上的測試案例。
- 設計物件的人員，才能知道物件該怎麼給外面使用。
- 由外部使用物件的角度來設計測試案例。
When
撰寫單元測試的時機點，簡單分成三個：
- 外部需要使用物件，並對其執行結果有所預期時( developing )
- feature的異動時( modifying )
- 出現非預期執行結果時( bug fixing )
想清楚，外部的需求是什麼，才能設計出符合需求的物件。
當需求異動時，自然需要針對新的需求，來設計新的測試程式，因為這樣才能驅使目標物件行為的改變。
當出現非預期的執行結果時，通常代表目標物件有著非預期的行為發生，有可能是當初測試案例不足，所以要增加我們的「預期」。
也有可能是當初預期的結果就錯了，那其實就可以當作是第二點，需求的異動。（當然對使用端來說，還是屬於bug，但對物件設計來說，測試案例方向就錯了）
Test Cases的意義
大家買過3C產品或電器吧，基本上拿到一個東西，我們都會先看使用說明書。
大家肯定也寫過一堆「系統分析書」、「程式碼規格書」、「SA/SD 檔案」等等...但這些檔案，跟最後線上的程式碼，究竟有多少是相同的呢？檔案越詳細，代表後面修改的effort 越大。
因為軟體設計，本來就是個需求頻繁變動的過程，往往大家只想「凍結需求」，卻很常因為「凍結需求」搞到作出來的系統難用，因為不符合使用者需求。
我們期望的是，每一次的需求異動，都是軟件進化的動力，每一次的異動，都是品質的累積，以及更符合使用者的需求。
而檔案呢？只有一開始分析、設計爽的，因為程式碼寫下去，跟檔案搭不搭的起來，只有三個人知道，一個已經離職了，一個是我，另一個我不能說。
鮮少會有檔案跟著程式碼一直進行更新的。
但檔案卻又是輔助瞭解與說明很重要的東西，那怎麼辦？很簡單，會一直活著的，就只有程式碼。要驗證程式碼是否符合我們預期，最簡單的方式，就是用程式碼驗證它的行為，一翻兩瞪眼，現在的物件究竟滿足了那些功能，哪些情境下可以跑出預期結果，測試案例一目瞭然。
所以，測試案例的意義與價值是什麼？
- 可自動執行、馬上執行、快速執行的物件使用說明書，不會有過期或漏了更新的問題。
- 不管什麼情況發生，不管在什麼環境底下，都能確保其執行結果如同預期。
程式碼即檔案，高興什麼時候產生檔案，就什麼時候產生，保證即時、可運作、童叟無欺。測試案例上面有的，肯定work，而測試案例上面沒有的，不一定會錯，但不打包票。
小結
一句話總結：「Working software is based on working test cases」。
Working software 是TDD 的整個骨架，也是user 最需要的東西。
備註：這個系列是我畢業後時隔一年重新開始進入開發行業後對大拿們的博文摘要整理進行學習對自我的各個欠缺的方面進行充電記錄部落格的過程，非原創，特此感謝91 等前輩