1.事出必有因
????????今天能写下这篇《单元测试驱动开发之旅》，源于近期的工作——会员客户管理中心项目的开发。会员客户管理中心，作为未来运营管理体系中的一个基础支撑系统；解决现有问题，规范会员客户基础数据的使用，提供权威的会员客户数据。
????????会员客户管理中心，立项之初就已确认“以DDD（领域驱动设计）的思想指导项目开发”这一方针。起初，虽团队成员对DDD知之甚少，但是以DDD思想指导项目开发已是板上钉钉的事，我们所能做的就是啃下DDD这块硬骨头。在翻阅大量的DDD相关资料和书籍时，发现有一词与之形影不离——TDD，就这样一颗有关TDD的种子也在悄无声息地埋下了。
????????为了实现?“标准动作做标准——DDD更标准落地”这一目标，所以我们在项目实现阶段，搭建了DDD框架、采用了JPA技术，引入了TDD思想。伴随着TDD思想的引入，会客团队的单元测试驱动开发之旅也就这样开启了。
2.溯本求源
????????通常提及“TDD"一词时，"UTDD"、"ATDD"、"BDD"等名词也会被提及；正如你所见，它们看起来非常相似——“xDD”。
????????正是因为这“外表"的相似性，它们在我们眼中就如孪生兄弟一般，总是让人傻傻分不清。再加上，网上文章对它们的定义又是千差万别，很容易把人弄得一头雾水。
????????所以，在开启单元测试驱动开发之旅前，我们需要做一件事：“理清它们之间的关系”。
2.1.关系图谱
TDD有狭义、广义之分。狭义上，TDD 特指UTDD；广义上，TDD 包括UTDD、ATDD。
- 在代码层面，进行TDD(测试驱动开发)，称为UTDD(单元测试驱动开发)；
- 在业务层面，进行TDD(测试驱动开发)，则称为ATDD(验收测试驱动开发)。
- ATDD由于验收方法和类型的多样性，可细分为BDD、EDD、FDD、CDCD等。
????为了消除歧义，此处TDD我们统一采用广义上的说法。关系图谱如下所示：
2.2.三世同堂
????????我们可以把 TDD、UTDD、ATDD、BDD几者的关系，理解为三世同堂。
- TDD（测试驱动开发）看作“爷爷”，是掌舵者，一切思想的起源（软件质量内建）。
- ATDD（验收测试驱动开发）看作“父亲”，负责在外打拼挣钱养家——“男主外”（在业务层面，确保软件的功能特性是符合业务预期的）。
- UTDD（单元测试驱动开发）看作“母亲”，负责家中各种大小事务——“女主内”（在代码层面，确保软件的实现代码是整洁可用的）。
- BDD（行为驱动开发）看作“孩子”，是新一代青年，继承了父亲ATDD的衣钵，并做到了 “青出于蓝，而胜于蓝”（验收标准实例化）。
3.姓甚名谁
????????UTDD，英文全称：Unit Test Driven Development ，中文全称：单元测试驱动开发；是一种敏捷软件开发的技术，它期望通过单元测试用例来驱动软件代码的实现。
3.1.实施流程
????????TDD的实施有一个经典三步曲，不论是UTDD还是ATDD都可以按照这三步来实施:“变红->变绿->重构”。对于UTDD而言，这经典三步曲的具体含义如下：
????????1.变红：编写一个刚好运行失败的单元测试用例。
????????2.变绿：填充一段刚好通过用例的程序逻辑代码。
????????3.重构：更整洁的单元测试用例、程序逻辑代码。
????????但是要实施好UTDD，不能只靠这三个核心步骤，还需要相应的其他辅助步骤以及多方协作，下图分别展示了ATDD、UTDD的步骤和协作的基本全貌。
4.为我所用
通过前面的介绍，我们已对UTDD的家族图谱以及基础知识有了一定认识；所以本小节聚焦于UTDD在会员客户管理中心的落地实践。
4.1.实践工具
????????“工欲善其事，必先利其器。”在实践UTDD之前，我们需要能让UTDD更好落地的工具。会员客户管理中心的UTDD工具集?= JUnit?+ AssertJ?+Mockito
- JUnit：一个Java语言的单元测试框架。用它来执行单元测试用例。
- AssertJ：一个Java语言的流式断言器。用它来断言单元测试结果。
- Mockito：一个Java语言的Mocking框架。用它来构造单元测试替身。
????????上述UTDD工具集的安装教程、使用教程比较简单，可自行查阅网上资料进行实践。
4.2.实践经验
????????“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。结合书籍理论、项目实践，对实践TDD系列敏捷开发技术时，有了以下浅薄认识：
????????第一步就是转变思维——测试左移，将测试用例分析、设计和实现，移至编写代码之前。
???????第二步就是了解和学习测试基础理论，做到能解答“什么是单元测试？”“单元测试测哪些内容、哪些地方值得测试？”、“优秀的单元测试应具备哪些品质？”等系列问题，具体可参考 Right-BICEP 、CORRECT、FIRST原则等内容进行学习。
????????第三步就是结合项目进行具体实践，因为“说一千道一万，不如亲身实践一遍”。
4.3.实用建议
????????下图源于《有效的单元测试》，是作者结合工作总结提炼而成的。我们可以仿照此图，从 测试的执行速度、测试的可阅读性、测试的可维护性、测试的可靠性等几个方面给出具体建议。
4.3.1.测试的执行速度
????????首先我们可以尝试执行已有的单元测试，看看具体的执行速度是怎么样的？若执行时间超越秒级计数，那毫无疑问你需要为该单元测试的执行速度提提速。那怎么样能提高测试的执行速度？观察我们所执行的单元测试，不难发现项目在执行单元测试时，需先初始化一些相关依赖项，而正是这些依赖项拖慢了执行速度。所以，我们只需减少或不依赖?相关外部基础设施、组件、spring容器等即可！
????????若能结合领域驱动设计思想，使用领域驱动设计框架，我们只需对领域层进行单元测试即可。补充说明：领域驱动框架的领域层用于存放?领域模型，往往为了保证领域层的纯粹性，而不会直接依赖相关的外部基础设施、组件、spring容器等。
4.3.2.测试的可阅读性
????????依据《与代码共同演进的活文档》的观点，我们所编写的单元测试可看做是一份精炼的文档。那么问题就由“怎么让测试具有可阅读性？”变成了“怎么让文档具有可阅读性？”。
????????个人理解，可阅读性的文档往往是规范化的、结构化的，所以我们可以从规范化、结构化两方面入手提升可阅读性。
????????规范化：
- 单元测试方法名仿照 Ruby 语言的方法进行命名，并且方法名应表达出“测试意图”。示例：firmNumber_cannot_be_null_or_empty。
- 单元测试方法体应遵循Given-When-Then模式，这样能清晰描述了测试的准备、预期的行为和具体验收条件。
- 更多编码细节规范，可参考《阿里编码规约》、《代码整洁之道》等书籍。
????????结构化：
- 单元测试需避免成为“大泥球”，其应类似“乐高积木”由一块块积木搭建而成。
- 善用 Junit5?的特性：?@Nested、@DisplayName、参数化方法。
- 更多结构化建议，可参考《结构化写作》、《金字塔原理》等书籍。
4.3.3.测试的可维护性
????????若对程序员提问“什么是万恶之源？”，相信绝大多数人都会回答“重复”。简单说，重复是存在多份拷贝或对单一概念的多次表达——这些都是没有必要的重复。
????????没有必要的重复是不好的，它增加了代码的不透明性，使得散落在各处的代码难以理解。此外，当变更重复项时，每修改一处重复都是而外开销，若遗漏了修改某处会增加出现Bug的机会。
????????个人理解，单元测试除了分析、设计测试用例外，其余的主要是构造场景数据，紧接着 使用场景数据?验证预期逻辑。而往往就是在构造场景数据时，会出现大量的重复项。
????????针对以上问题，我们需要引入“数据夹具”这一概念。数据夹具，实际上是为测试准备一系列状态对象的工具类。借助数据夹具，一是可以有效消除重复代码（同时也便于维护），二是能极大调用开发者的情绪（只需传几个关键参数，然后由数据夹具统一返回预期对象）。
4.3.4.测试的可信赖性
- 禁止测试用例答非所问，方法名的测试意图与方法体的具体实现?保持一致。
- 拒绝永不失败的测试，即不允许测试用例没有断言。（没有断言的测试是无价值的）
- 测试用例不应降低期望，即不允许为了通过测试而降低测试用例的确定性、精确性。（长期看来，这种测试由于不够精确，会造成一种虚假的安全感）心得体会
4.4.心得体会
4.4.1.明显好处
降低开发时的思绪负担
????????在以往软件开发工作中，常会有“思绪万千”?的感觉（不知从哪动手、如何动手）；而当采用UTDD后能有效解决这一问题，只需照UTDD的基本流程：变红->变绿->重构，按部就班进行即可。其实这和软件分层架构的思想 如出一辙——“关注点分离”。我们在软件编程的过程中，主要几个关注点：需求、设计、实现。
????????变红：写一个让程序运行失败的单元测试用例，它是对一个小需求的描述，只需要关心输入输出，这个时候根本不用关心如何实现。（需求）
????????变绿：专注实现当前需求，不关心其他需求，也不管代码质量是多么惨不忍睹。（实现）
????????重构：既不用思考需求，也没有实现的压力，只需要找出代码中的坏味道，借鉴《重构——改善既有代码》中的手法一并消除它们，让代码变成整洁的代码。（设计）
督促写出整洁可用的代码
????????Kent Beck在《测试驱动开发》一书中，就开宗明义地提出：TDD的所追求的目标是 Clean code that works（代码简洁可用）。Code that works: 代码首先必须可用——单元测试。Clean code: 代码应该尽可能简洁——重构。
????????在编写单元测试用例之前，你需要进行 需求分析、考虑程序的使用性、可测试性。并且你只能填充刚好让用例通过的程序逻辑代码，从而有效避免了过度设计，软件代码做到了 “可用”。正因你频繁地重构单元测试用例、程序逻辑代码，软件代码做到了 “整洁”。
协助达成质量内建的目标
????????采用UTDD的第一步是转变思维——测试左移，将测试用例分析、设计和实现，前移至编写代码之前。这是一种极大程度的测试左移，那是不是能极大程度享受测试左移带来的好处？理想情况，你所写的每一行程序逻辑代码，都是为了通过单元测试用例；换而言之，你所写的每一行程序逻辑代码，都通过了单元测试用例。
默默编制一张系统保护网
????????采用UTDD进行程序实现的同时，无形中也在为软件系统编织一张保护网（单元测试用例）。当有新的变化需求或重构代码时，你可以大刀阔斧地去做，因为有张保护网替你兜底（回归测试）。即使时过境迁，这张保护网依然能有效地保护系统的边界，能避免让你的系统成为“烫手的山芋”。
4.4.2.潜在风险
凡事都有两面性，UTDD的引入也是有代价和风险的。
- 学习成本：团队人员初学UTDD，团队推广实践UTDD都是有成本的。
- 开发成本：开发人员需要编写、维护测试用例，所带来的时间、工作量成本。
- 潜在问题：Mock的大量使用导致很难测试业务价值。若没能在宏观上把控“做正确的事”一原则（ATDD），只是追求“把事情做正确”会掉入“虚假的安全感”陷阱（UTDD）。
5.结语
项目从始至终，我们最核心的诉求是，实现我们的朴素目标——“更好更快地开发出更贴切业务、更稳定、易维护的软件”。项目无论是采用领域驱动设计，还是测试驱动开发，亦或是敏捷实践等方法论，都仅仅只是一种保障手段。所以，我们在项目开发工作中，万万不可一味追寻各种手段，却忘记了初心，最终掉入了本末倒置的陷阱中。
