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Übersicht
Unit-Tests überprüfen die Funktionalität einzelner Komponenten, um sicherzustellen, dass jede Codeeinheit wie erwartet funktioniert. Automatisieren Sie Unit-Tests, um Codezuverlässigkeit, Sicherheit und Workflow-Effizienz zu gewährleisten. Führen Sie Unit-Tests kontinuierlich mit jedem Build durch, um schnelles Feedback zu Codeänderungen zu erhalten.
Was ist Unit Testing?
Unit-Test ist die Praxis, kleine, schnell laufende Tests für einzelne Softwaremethoden zu erstellen, um die Codefunktionalität und die Einhaltung von Sicherheitsstandards zu überprüfen. Es handelt sich um eine Form des White-Box-Tests, bei dem Testfälle auf der Kenntnis der internen Struktur basieren. Tester wählen Eingaben aus, um bestimmte Pfade zu erkunden und die entsprechende Ausgabe zu bestimmen.
Der Zweck von Unit-Tests besteht darin, die einzelnen Funktionen oder Methoden zu untersuchen und die Funktionalität zu überprüfen, um das erwartete Verhalten sicherzustellen. Über den genauen Umfang einer Unit lässt sich streiten. Als Faustregel gilt jedoch, dass eine Unit möglichst wenig Code enthalten sollte, der eine eigenständige Aufgabe ausführt, beispielsweise eine einzelne Methode oder Operation.
Es gibt gute Gründe, den Umfang von Unit-Tests zu begrenzen. Wenn ein Test mehrere Aspekte eines Projekts umfasst, verlagert sich der Fokus von der Funktionalität einer einzelnen Methode auf die Interaktion zwischen verschiedenen Codeabschnitten. Schlägt dieser Test mit größerem Umfang fehl, ist die Fehlerursache deutlich schwieriger zu ermitteln. Liegt der Fehler an der zu testenden Unit oder an den mit dieser Methode verbundenen Abhängigkeiten?
Wie funktionieren Unit-Tests?
Unit-Tests isolieren Codefunktionen und/oder -prozeduren in einer Quelldatei, um diese kleinen Codeeinheiten einzeln auf Sicherheit, Schutz und Robustheit zu testen. Um Codefunktionen oder Codeeinheiten zu isolieren, führen Entwickler und Tester Stubbing und Mocking durch.
Stubbing und Mocking
Teams können mithilfe von Stubbing- und Mocking-Techniken kontrollierte Testumgebungen erstellen, um das Verhalten von Objekten und Funktionen zu simulieren.
Stubs konzentrieren sich auf das Ergebnis. Sie liefern vordefinierte Antworten auf Aufrufe. Stubs stellen sicher, dass ein Test nicht von externen Diensten oder unvorhersehbarem Verhalten abhängig ist.
Ein Stub kann das Verhalten vorhandenen Codes simulieren oder als temporärer Ersatz für noch zu entwickelnden Code dienen. Benutzer können die Stub-Ausführung überwachen, um bestimmte Erwartungen zu überprüfen, beispielsweise die Anzahl der Aufrufe eines bestimmten Stubs oder die Reihenfolge der Stub-Aufrufe. Benutzer müssen Erwartungen in Testfällen definieren und diese nach Abschluss der Testfallausführung überprüfen.
Mocks konzentrieren sich auf das Verhalten. Sie zeichnen Interaktionen zwischen Datenbankobjekten auf und validieren sie. Mocks überprüfen Interaktionen mit Abhängigkeiten, z. B. wie oft eine Methode aufgerufen wurde, mit welchen Argumenten und in welcher Reihenfolge.
Die Funktionen oder Units enthalten im Allgemeinen Eingaben unterschiedlichen Typs (Char, Integer, Zeiger). Die Werte können beim Aufruf der Unit unterschiedlich sein.
Testen der Codeeinheit
Um die Codeeinheit zu testen, manipulieren Benutzer ihre Eingabewerte, um ein korrektes Funktionsverhalten bei gültigen Eingabewerten sicherzustellen. Die Einheit muss jedoch robust sein. Daher sollten Benutzer Eingaben außerhalb der erwarteten Bereiche verwenden, einschließlich Nullwerten. Dadurch werden Fehler wie folgende beseitigt:
- Verletzungen des Speicherzugriffs
- Division-durch-Null-Szenarien
- Stapelüberlaufbedingungen
- Andere Fehler in Bezug auf Sicherheit, Schutz und Zuverlässigkeit
Während der Ausführung von Unit-Tests können Ausgabewerte erfasst und auf Richtigkeit geprüft sowie Berichte zu Audit- oder Compliance-Zwecken gespeichert werden. Viele Entwicklungsteams integrieren zudem strukturelle Codeabdeckung, um ungetesteten Code offenzulegen.
Das Wissen, dass jede Codeeinheit getestet wurde und einwandfrei funktioniert, eliminiert Risiken und trägt zur Bereitstellung einer qualitativ hochwertigen Anwendung bei. Bei sicherheitskritischen Anwendungen wird üblicherweise eine 100%ige Codeabdeckung erreicht.
Arten von Unit-Tests
Softwareteams führen drei Arten von Unit-Tests durch.
Vorteile von Unit-Tests
- Identifiziert Qualitätsprobleme: Sicherheits-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsmängel.
- Stellt sicher, dass die funktionalen Anforderungen erfüllt werden.
- Hilft, die strukturelle Codeabdeckung zu erfüllen.
- Komponententests werden wiederverwendet, um Code-Regressionen zu beseitigen.
- Erfüllt Compliance-Anforderungen.
- Vereinfacht den Debugging-Prozess.
- Bietet Anwendungsmetriken zu Integrität und Hotspots.
Nachteile von Unit-Tests
- Erkennt nicht alle Anwendungsfehler.
- Nicht sehr geeignet für GUI-Tests.
- Manuelle Unit-Tests sind zeitaufwändig und arbeitsintensiv.
- Ohne Automatisierung ist die Verwaltung von Hunderten von Unit-Tests schwierig.
Warum ist Unit Testing wichtig beim Softwaretesten?
Unit-Tests sind wichtig, da sie Regressionen bereits im frühesten Stadium der Softwareentwicklung identifizieren, wo ihre Behebung am kostengünstigsten und schonendsten ist. Unit-Tests sind klein. Jeder Testfall prüft einen kleinen Codeabschnitt, wodurch das Problem bei fehlgeschlagenen Tests einfach und schnell identifiziert werden kann.
Ist Unit-Testing eine Methode oder eine Testtechnik?
Unit Testing ist mehr als nur eine Testtechnik. Es ist eine Testmethode zum Üben einzelner Einheiten des Quellcodes, die eine hervorragende Möglichkeit bietet, das korrekte Softwareverhalten zu demonstrieren.
Unit-Tests nutzen Mocking und Stubbing, um externe Abhängigkeiten zu isolieren. Dadurch sind sie einfach und schnell auszuführen und liefern dem Team rasch Feedback. Darüber hinaus lässt sich die Ausführung von Unit-Tests in einem CI-Build leicht vollständig automatisieren.
Es gibt auch weniger offensichtliche Vorteile einer Unit-Testing-Praxis. Entwickler, die während des Schreibens von Code proaktiv Unit-Tests durchführen, geben sich selbst die Perspektive, den von ihnen geschriebenen Code durch eine andere Linse zu betrachten. Im Wesentlichen kann der Akt des Komponententests wie eine zusätzliche Codeüberprüfung sein, um sicherzustellen, dass der Code beim ersten Mal korrekt und robust geschrieben wurde.
Entwickler, die darüber nachdenken, wie die Schnittstelle zu ihrem Code von anderen Komponenten verwendet wird, und dann Unit-Tests für diese Szenarien schreiben, übersehen mit geringerer Wahrscheinlichkeit unglückliche Pfade, die in späteren Phasen des Softwaretestens oder schlimmer noch in der Produktion aufgedeckt werden könnten.
Eine bekannte Studie von Capers Jones zur Ökonomie der Softwarequalität zeigt, dass die Behebung eines Fehlers umso günstiger ist, je früher er im Entwicklungszyklus entdeckt wird. Im Gegensatz dazu steigen die Kosten für die Entdeckung von Fehlern später im Zyklus exponentiell an. Daher lohnt sich die Investition in eine robuste Regressionssuite von Unit-Tests.
Der ROI von Unit-Tests macht sich auch an der geringeren Nacharbeit bemerkbar, die durch die korrekte Implementierung von Anforderungen beim ersten Mal entsteht.
Unit-Test-Automatisierung
Automatisierte Unit-Test-Lösungen werden in der Softwareentwicklung eingesetzt, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Code effizient zu gewährleisten. Durch die schnelle Erstellung und automatische Generierung robuster Unit-Testfälle können Sie die Codequalität durch die Ausführung von Testfällen in jeder plattformübergreifenden, Host-, virtuellen oder Hardware-Zielumgebung sicherstellen. Zu den Unit-Testfunktionen gehören:
- KI-infundierte Unit-Test-Generierung
- Multimetrische Codeabdeckungsanalyse (Anweisung, Linie, Verzweigung, Block, Aufruf, Entscheidung, einzelne Bedingung und MC/DC)
- Ein leistungsstarkes Stub- und Mock-Framework
- Automatisierte plattformübergreifende Ausführung
Unit Testing ist ein integraler Bestandteil der Softwareentwicklung. Automatisierte Testwerkzeuge, wie sie beim Systemtest verwendet werden, sind sehr nützlich für Entwickler und alle, die Code ausführen.
In Embedded-Entwicklungsumgebungen, in denen Hardware- und Softwaresysteme synchron arbeiten und strenge funktionale Sicherheitsstandards erfüllen müssen, ist Unit-Testing äußerst nützlich.
Das automatisierte Unit-Testing-Framework liefert schnell robuste Regressionstest-Suites. Dies ist später im Lebenszyklus entscheidend, wenn Software-Updates, Patches oder neue Anforderungen implementiert werden.
Durch die Optimierung von Einheiten- und Regressionstests mit Automatisierung sparen Teams Zeit und erreichen eine bessere Abdeckung.
Die Vorteile der Implementierung von Unit-Tests
Unit-Tests bieten Entwicklungsteams mehrere Vorteile.
Best Practices für Unit-Tests
Erzielen Sie den besten ROI aus Ihren Unit-Tests mit bewährten Methoden zum Testen von Code. Programmierer, ob Anfänger oder erfahrene Entwickler, können diese Best Practices problemlos in datengesteuerte Tests integrieren, um die Testfähigkeit von Produktionscode zu verbessern.
Designtests für Präzision
Überstürzen Sie Unit-Tests nicht. Planen Sie strategisch, wie sie den Code ansprechen und mit seiner Entwicklung skalieren. Effektive Tests minimieren Störungen und erkennen zuverlässig Fehler. So vermeiden Sie Ausfälle, die durch unabhängige Units verursacht werden.
Wenn die zu testende Funktion beispielsweise von einer anderen Funktion abhängt, verwenden Sie einen Stub und schreiben Sie einen separaten Test für die abhängige Funktion. Das ist trügerisch einfach, da Sie sicherstellen möchten, dass sich Ihr Test auf die wichtigen Aspekte der Funktion konzentriert. Wenn die zu testende Einheit beispielsweise Berechnungen ausführt, muss Ihr Test sicherstellen, dass die Einheit korrekt rechnet. Lassen Sie sich nicht dazu verleiten, die Konsistenz der variablen Eingabe einzuschließen – das ist ein separater Test.
Stellen Sie zwei wesentliche Fragen:
- Was bedeutet es, wenn der Test bestanden wird?
- Was passiert, wenn es fehlschlägt?
Wenn diese Fragen nicht eindeutig beantwortet werden können, überdenken Sie das Testdesign.
Planen und Verwalten von Tests
Überlegen Sie, wie Sie Unit-Tests strukturieren, damit Sie sie pflegen und mit der Weiterentwicklung des Codes Schritt halten können.
Einer der Hauptgründe für die mangelnde Konsistenz von Unit-Tests ist deren fehlende Verbindung mit der Codeentwicklung. Dies ist in der Regel ein Zeichen dafür, dass die Tests nicht regelmäßig gepflegt wurden. Die Vernachlässigung oder inkonsistente Pflege von Unit-Test-Suites wird oft mit dem Argument gerechtfertigt, dass die Aktualisierung der Tests den Fortschritt des Teams verzögern würde. Ein Workflow mit kontinuierlicher Testpflege erleichtert jedoch die Erkennung echter Probleme im Laufe der Codeentwicklung.
Lernen Sie die Kunst der Durchsetzung
Das Schreiben von Assertions ist einfach, aber mit zunehmender Anzahl von Testsuiten ist es wichtig, sich auf aussagekräftige und wartbare Assertions zu konzentrieren, die helfen, Fehler zu identifizieren, ohne Störungen zu verursachen. Assertions müssen mit der Anwendungslogik übereinstimmen und die Funktion anhand der beabsichtigten Ergebnisse testen, anstatt nur technisch korrekt zu sein.
Die Vereinfachung von Tests mit Wahr/Falsch-Bedingungen und die Verwendung von Bereichsprüfungen anstelle von Äquivalenten verbessert die Skalierbarkeit und Wartbarkeit. Stellen Sie außerdem sicher, dass Tests klare Einblicke in Fehler liefern, um Entwicklern die effektive Problembehebung zu erleichtern. Wenn die Person, die den Fehler untersucht, über nützliche Informationen verfügt, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass das Problem untersucht und behoben wird.
Automatisieren Sie die regelmäßige Testausführung
Der einfachste Weg, die Ausführung von Unit-Tests sicherzustellen, besteht darin, automatisierte Tests in den Entwicklungsprozess zu integrieren. So müssen Entwickler nie selbst entscheiden, ob sie einen Test durchführen sollen oder nicht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Tests Integrationsprobleme verhindern. Selbst wenn der Code von Entwickler A die lokalen Unit-Tests und der Code von Entwickler B die lokalen Tests besteht, kann beim Erstellen der Software dennoch ein Problem auftreten. Diese Probleme werden übersehen, wenn keine Richtlinie für kontinuierliche Tests implementiert ist, die Ihnen hilft, Integrationsprobleme zu finden und zu beheben.
Einführung einer Unit-Test-Richtlinie
Entwickler müssen täglich Entscheidungen in Bezug auf Programmierung und Tests treffen, die über die Software hinausgehen und sich auf das Geschäft auswirken. Der Schlüssel zur Risikominimierung liegt darin, die Softwareentwicklungsaktivitäten an den Geschäftszielen des Unternehmens auszurichten. Teams erreichen dies durch richtliniengesteuerte Entwicklung. Dadurch wird sichergestellt, dass Entwickler Software liefern, die den geschäftlichen Erwartungen entspricht. Dazu gehören:
- Erwartungen klar definieren und in verständlichen Richtlinien dokumentieren.
- Schulung der Ingenieure zu den Geschäftszielen, die diesen Richtlinien zugrunde liegen.
- Überwachen Sie die Einhaltung von Richtlinien auf automatisierte und unaufdringliche Weise.
- Verknüpfen nichtfunktionaler Anforderungen mit objektiven Messgrößen wie Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Wie starte ich mit Unit-Tests?
Das Schreiben aussagekräftiger Unit-Tests ist eine Fähigkeit. Für Teams, die neu im Unit-Testing sind, und für erfahrene Teams, die mit den Kosten für die Aufrechterhaltung einer hohen Codeabdeckung zu kämpfen haben, besteht der beste Einstieg darin, automatisierte Unit-Tests in Ihr Unternehmen zu integrieren. Automatisierte Einheiten- und Regressionstests reduzieren den Aufwand für die Testerstellung, -wartung und -ausführung erheblich.
Die Beobachtung, wie die KI Stubs und Mocks konfiguriert, um die zu testende Einheit zu isolieren oder sicherzustellen, dass Behauptungen für das erwartete Verhalten vorhanden sind, hilft Teams dabei, aussagekräftige Einheitentests zu erstellen, die schnell ausgeführt werden, und das Sicherheitsnetz für Codeänderungen bereitzustellen, nach dem sie suchen.
Legen Sie als Nächstes eine Baseline für die Codeabdeckung für Ihre Codebasis fest. Die Codeabdeckung misst, wie viel des Codes von Ihren Komponententests ausgeführt wird.
Unit-Tests für Java
Unit- und Regressionstests sind wichtige Best Practices für Java-Tests.
Unit-Tests sind eine Form des White-Box-Tests. Die Testfälle basieren auf der Kenntnis der internen Struktur. Der Tester wählt Eingaben aus, um bestimmte Pfade zu erkunden, und bestimmt die entsprechende Ausgabe. Der Zweck von Unit-Tests besteht darin, die einzelnen Komponenten oder Teile von Methoden und Klassen zu untersuchen, um die Funktionalität zu überprüfen und das erwartete Verhalten sicherzustellen.
Regressionstests ergänzen Unit-Tests. Sie stellen sicher, dass der neueste Fix, die neueste Verbesserung oder der neueste Patch die bestehende Funktionalität nicht beeinträchtigt, indem sie die an der Codebasis vorgenommenen Änderungen testen. Codeänderungen sind unvermeidlich, egal ob es sich um Modifikationen am bestehenden Code oder das Hinzufügen von Paketen für neue Funktionen handelt. In diesen Änderungen liegt das größte Risiko. Deshalb sind Regressionstests eine obligatorische Praxis.
Die Grundlagen von JUnit erkunden
JUnit ist ein Unit-Test-Framework für die Programmiersprache Java und eines der am häufigsten verwendeten Frameworks für Java
Unit-Tests für C/C++
Unit-Tests sind ein wichtiges Mittel, um das korrekte Verhalten eingebetteter Software nachzuweisen. Sie überprüfen das Moduldesign und stellen sicher, dass jede Softwareeinheit die vorgegebene Funktion erfüllt. Sicherheitsanforderungen erfordern, dass sich Softwareeinheiten nicht unerwartet verhalten und nicht durch unerwartete Dateneingaben manipuliert werden können.
Während der Entwicklung eingebetteter Systeme führen Teams Unit-Tests durch. Anschließend führt das Qualitätssicherungsteam diese Tests erneut durch.
Regressionstests erfolgen am Ende einer Iteration, eines Meilensteins oder eines Sprints. Wenn Teams Software-Updates, Patches oder neue Anforderungen implementieren, sind Regressionstests unerlässlich. Regressionstest-Suiten stellen sicher, dass die vorhandene Funktionalität von den Änderungen nicht beeinträchtigt wird.
Unit-Test-Automatisierung
Durch die Automatisierung von Tests für eingebettete Software können Unit-Tests schneller und häufiger durchgeführt werden. Dies ist jedoch aus guten Gründen eine Herausforderung.
- Die große Anzahl von Testfällen und deren Pflege bei der Weiterentwicklung des Codes
- Die Komplexität der Initiierung und Überwachung von Tests auf eingebetteten Zielen
- Der eingeschränkte Zugriff der Softwareteams auf die Zielhardware
Tools zur Automatisierung von Unit-Tests, wie Parasoft oder GoogleTest, unterstützen allgemein eine Art Test-Framework. Dieses bietet die nötige Infrastruktur, um Codeeinheiten isoliert auszuführen und gleichzeitig Abhängigkeiten über Stubs zu erfüllen und mit Anforderungen zu verknüpfen.
So funktioniert’s
Zufriedenstellende Codeabdeckung durch Unit-Tests
Das Sammeln und Analysieren von Metriken zur Codeabdeckung ist ein wichtiger Aspekt bei der Bereitstellung von Softwarequalität. Sobald Ihre grundlegende Codeabdeckung bekannt ist, können Geschäftsrisiken durch ungetestete Funktionen bewertet werden, damit Sie sie durch zusätzliche Tests mindern können.
Bei Legacy-Code-Projekten mit unzureichender Codeabdeckung ist es wichtig, die Entwicklungsgeschwindigkeit mit der Risikominderung in Einklang zu bringen. Immerhin handelt es sich um aktive Projekte, die derzeit in Produktion sind.
Hier ist es wichtig, die gesamte Codeabdeckung und die Analyse der modifizierten Codeabdeckung zu messen. Die geänderte Abdeckung gibt an, wie viel Code von Ihren Komponententests zwischen einem Basis-Build und einem Ziel-Build abgedeckt wurde. Dadurch können Sie sich darauf konzentrieren, sicherzustellen, dass neu geschriebener oder geänderter Code eine hohe Codeabdeckung aufweist, sodass Sie in jedem Sprint einen erreichbaren Meilenstein erreichen. Modifizierte Abdeckungsanalysen ermöglichen es agilen Testteams, die Codeabdeckung im Prozess effektiv zu nutzen.

Häufig gestellte Fragen

