11 أفضل ممارسات اختبار الوحدة

تدعم أفضل ممارسات اختبار الوحدة كتابة اختبارات الوحدة التي تعمل بشكل مستقل بمعزل عن بعضها البعض وتُظهر خصائص الاتساق الحتمية.

تعكس اختبارات الوحدات الجيدة التطوير الموجه بالاختبار (TDD) وتستخدم الكائنات المقلدة والبدائل المؤقتة للمساعدة في العزل. وتدعم أفضل الممارسات أيضًا التكامل المستمر والاختبارات المؤتمتة.

من بين أنواع الاختبار المختلفة، يوفر اختبار الوحدات رؤية شبه مجهرية لوحدة الكود، وهي أصغر مكوِّن فردي يتم تقييمه من خلال اختبار البرمجيات. إن العنصر الأساسي المطلوب لاختبار الوحدات بشكل صحيح هو العزل حتى يمكن تقييم وظائف الوحدة بشكل فعَّال.

تتضمن مزايا اختبار الوحدة تسريع عملية تطوير البرامج من خلال الأتمتة وتوفير تكاليف العمالة من خلال دمج تصحيح الأخطاء مبكرًا ضمن دورة حياة تطوير البرامج (SDLC). تدعم جهود تصحيح الأخطاء هذه الاحتفاظ بأي تغييرات في الرمز البرمجي يتم إجراؤها أثناء التطوير وتحسين جودة الرمز البرمجي طوال الوقت.

تُساعد أُطر عمل اختبار الوحدة القائمين بالاختبار على إجراء الاختبارات على الوحدات الفردية وبناء قاعدة رمز برمجي شاملة أقوى. يحدث اجتياز الاختبار عندما يتحقق الاختبار من جزء معين من الرمز البرمجي ويجد أن الاختبار يتم تنفيذه بشكل صحيح، وأن أي عمليات تحقق مرتبطة (تسمى أيضا التأكيدات) قد تم تحقيقها بنجاح. يشير اجتياز الاختبار إلى أن الوحدة تتصرف كما هو متوقع.

اختبار الوحدات هو موضوع متعدد الجوانب له جوانب مختلفة تتطلب الوصف. أحد هذه المجالات يتعلق بالتبعيات. في سياق اختبار الوحدات، تُشير التبعيات إلى الخدمات أو المكوِّنات الخارجية التي تحتاجها وحدة الكود للعمل بشكل صحيح.

من المهم إدارة هذه التبعيات بشكل فعَّال لكتابة اختبارات وحدات موثوق بها وقابلة للصيانة، أي اختبارات تظل صالحة ومرنة ومفيدة على المدى الطويل خلال عملية تطوُّر قاعدة الكود بأكملها.

من خلال الإدارة الفعالة للتبعيات، يقوم المختبرون ببناء مجموعة اختبارات أقوى وأكثر موثوقية تعمل بالسلوك المتوقع. يستخدم المطورون حقن التبعية لإدراج (أو "حقن") أسطر الرمز البرمجي المتعلقة بالتبعية في قاعدة الرمز البرمجي.

تدعم كل إستراتيجية اختبار موضحة هنا أفضل الممارسات وتعكس أسلوباً عمليا لطريقة الاختبار.

تعتمد بيئات الاختبار على استخدام أدوات المحاكاة (mocks) والبدائل (stubs) لتعزيز العزل العميق المطلوب للاختبار.

الكائنات المقلدة هي نسخ مكررة بشكل فعال تساعد القائمين بالاختبار على تقييم السلوك المحتمل للكائنات الفعلية عن طريق وضع الكائنات المقلدة في عزلة عميقة.

تزود البدائل المؤقتة المحللين ببيانات حول التفاعلات المحتملة مع التبعيات الخارجية، مثل العناصر وأنظمة الملفات وقواعد البيانات.

يعد الكشف عن الأخطاء جزءًا أساسيًا من اختبار الوحدة. يقوم القائمون بالاختبار بتقييم أنماط الاستخدام القصوى التي تحدث بالقرب من معلمات أو حدود تشغيل الوحدة. تسمى هذه حالات الحافة وقد لا تكون واضحة بسهولة، كما هو الحال في الوصول إلى مصفوفة خارج الحدود. هنا، يتعلم القائم بالاختبار أن فهرس التفصيل يتجاوز أي قيمة قصوى مسموح بها موجودة لهذا الفهرس.

في مثل هذه الحالات، غالبًا ما يُجبر القائم بالاختبار على إعادة تصميم الرمز البرمجي، وهو ما يعني إعادة هيكلة الرمز البرمجي على الرغم من وظائفه المستمرة.

تعتبر مسارات التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) مهمة للغاية لعملية الاختبار لأنها تعمل على أتمتة وظائف الاختبار.

من خلال تشغيل مسارات التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD)، يمكن إجراء اختبارات الوحدة المؤتمتة في أي وقت يتم فيه تفعيل تغييرات الرمز البرمجي. يمكن للاختبارات المؤتمتة أن تكشف الأخطاء في وقت مبكر من عملية التطوير وتعمل على حماية جودة الرمز البرمجي.

هناك العديد من العوامل التي تؤثِّر في قابلية صيانة الاختبارات. ولكي يتم اعتباره قابلًا للصيانة، يجب أن يتمتع كود الاختبار بقابلية قراءة مثالية ووضوح في جميع الأنحاء وطرق تعريف سليمة. باختصار، يجب أن تحتوي الاختبارات على كود إنتاج عالي الجودة.

يجب أيضًا كتابتها كاختبارات صغيرة ومركزة تتعامل مع وحدات محددة. يجب أيضًا إنشاء الاختبارات مع وضع السرعة في الاعتبار لأنه يمكن إجراء الاختبارات السريعة بسرعة أكبر وبمعدل تكرار أعلى.

إذا لم يلتزم المختبِرون باتباع قواعد التسمية الصحيحة، فمن السهل أن تضيع الاختبارات الجيدة بين العناصر الأخرى. يجب أن تكون أسماء الاختبارات مختصرة، لكنها تحتوي على تعبير كافٍ لوصف الموضوع بالكامل، بحيث يمكن العثور عليها واسترجاعها عند الحاجة. فوضع اسم مثل “Test-1” للاختبار لا يعطي معلومات كافية عن محتوى الاختبار أو هدفه.

يتطلب بناء قاعدة كود قوية اختبارات تتوقع السيناريوهات الإيجابية والسلبية على حد سواء. بالنسبة إلى السيناريوهات الإيجابية، يحتاج المختبِرون إلى إضافة اختبارات للمدخلات الصالحة. بالنسبة إلى السيناريوهات السلبية، يتعين على المختبِرين توقُّع المدخلات غير المتوقعة أو غير الصالحة.

من المهم أيضًا الحفاظ على تغطية اختبارية لحالات الحافة والظروف الحدية لضمان مرونة رمزك البرمجي بما يكفي للتعامل مع جميع أنواع المواقف.

يجب أن تتبع الاختبارات أنماط الاختبار القياسية، مثل نمط الترتيب-التصرف-التأكيد Arrange-Act-Assert (AAA) الراسخ.

يدعو نمط AAA إلى تنظيم وإعداد الرمز البرمجي في اختبار الوحدة، ثم إجراء أي خطوة مطلوبة لإجراء الاختبار. وأخيرًا، يتضمن تقييم حالات الاختبار لمعرفة ما إذا كانت قد حققت نتائج الاختبار المتوقعة.

ما مقدار الرمز البرمجي القابل للاختبار؟ سيختلف هذا المقدار وفقًا للظروف الخاصة بمؤسستك. ومع ذلك، عندما يكون الهدف هو الاختبار، من الجيد أن تهدف إلى أعلى مستوى ممكن من الناحية الواقعية والعملية.

ينبغي على القائمين بالاختبار محاولة تغطية الاختبار عند مستوى ما في نطاق 70 إلى 80% والتأكد من التكرار المنتظم للاختبارات.

يجب إجراء الاختبار في بيئة اختبار نظيفة. وهذا يعني أنه يجب على القائمين بالاختبار اتباع إجراءات التفكيك المتعلقة باستعادة النظام بعد انتهاء الاختبار.

قد تتطلب إجراءات التفكيك النموذجية من القائمين بالاختبار حذف الملفات المؤقتة أو تغيير المتغيرات العامة أو إيقاف اتصالات قاعدة البيانات. خلاف ذلك، من السهل أن يحدث فشل في الاختبار بسبب أجزاء من الرمز البرمجي الشاردة الموجودة التي تعطل الاختبارات المستقبلية.

عند التخطيط لاختبارات الوحدة، ضع في اعتبارك نوع الاستخدام الذي سيستخدم فيه الرمز البرمجي الخاص بك. تتطلب الواجهة العامة أيضًا خضوعها للاختبار، وكذلك أي خصائص أو أساليب عامة داخل الرمز البرمجي.

للحفاظ على التركيز، من الأفضل تقييد تنفيذ الاختبار بتلك التفاصيل التي تعد جزءًا من واجهة برمجة التطبيقات (API) العامة.

هناك فرق ملحوظ بين وظائف الرمز البرمجي التي يتم اختبارها وأي قواعد عمل سارية المفعول لهذا النظام. يجب أن يقوم الاختبار الذي يتم إجراؤه بتقييم وظيفة الرمز البرمجي وحدها.

يمتلك المطورون العديد من الأدوات المتاحة للاستخدام في اختبار الوحدات. وفيما يلي أكثرها استخدامًا:

• Jest: هو خيار مفضل لدى كل من المطورين المتمرسين والمبتدئين (الذين يقدرون سهولة استخدامه)، يحلل إطار عمل Jest مكونات React وJavaScript. يسعى إلى توفير تجربة اختبار التكوين الصفري مع الحد الأدنى من وقت الإعداد وإنشاء اختبار سريع. ميزة أخرى هي الطريقة التي يُعد بها Jest التقرير حول تغطية الاختبار ويقيّم إجمالي المقدار من الرمز البرمجي الخاضع للتحقق من الصحة.

• JUnit: عندما تحتاج عناصر Java إلى التقييم، عادةً ما يختار المختبِرون JUnit. يوفر JUnit تنظيمًا مثاليًا وإصلاحًا أكثر تنوعًا للكود واكتشافًا أفضل للأخطاء. بالنسبة إلى الفرق التي تقدِّر تعدُّد الاستخدامات، يوفر JUnit ذلك بكثرة. ولا يقتصر دوره على تبسيط عملية الاختبار فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا أثناء اختبار التكامل والاختبار الوظيفي للنظام بأكمله.

• Pytest: يُدير Pytest بسهولة كتابة وتنفيذ الاختبارات المبنية حول لغة البرمجة Python. يمكن أيضًا استخدام Pytest في اختبار الوحدات، واختبار التكامل، والاختبار الوظيفي، والاختبار الشامل. ومن المعروف أيضًا أنه يوفر دعمًا مدمجًا لمَعلمات الاختبار، بحيث يمكنك تشغيل الاختبار نفسه باستخدام متغيّرات مختلفة - دون تكرار التعليمات البرمجية.

• xUnit: عادةً ما يستخدم المطورون الذين يعملون في لغة البرمجة C# إطار عمل اختبار الوحدات مفتوح المصدر الشهير xUnit. يقدّر المطورون بيئة الاختبار الخاصة به على أنها مثالية لتوليد نوع العزل العميق اللازم لاختبار العناصر. حتى أنه يعمل بشكل جيد مع أدوات الاختبار الأخرى للمساعدة في تعزيز سير عمل التشغيل السلس. تساعد بنية xUnit في تبسيط إنشاء الاختبار.

من المفهوم عالميًا الآن أن جميع الحوسبة هي الآن في حالة انتقالية، حيث يتم إحداث ثورة فيها من خلال قوة معالجة الذكاء الاصطناعي (AI). يحقق اختبار الوحدة فوائده الخاصة بسبب الذكاء الاصطناعي:

• تغطية اختبار شاملة: الجانب الأكثر أهمية في اختبار الوحدة هو كشف الأخطاء، ويمكن للذكاء الاصطناعي العثور على الأخطاء التي قد يفوتها المختبرون البشريون. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للذكاء الاصطناعي إنشاء اختبارات "الشفاء الذاتي" التي يمكنها التعلم بمرور الوقت. وهذا تطور كبير.

• تكثيف كتابة الاختبارات: يبني المختبرون بيئات الإنتاج على أوضاع غالباً ما تكون متغيرة وتخضع احتياجاتها للتغيير السريع. ولحسن الحظ، يمكن للذكاء الاصطناعي تحقيق أشياء معقدة بسرعة، مثل تطوير مجموعات كاملة من اختبارات الوحدات للحفاظ على الالتزام بالجدول الزمني لفرق التطوير.

• التعليقات المستمرة: إحدى مزايا استخدام الذكاء الاصطناعي هي الطريقة التي يعمل بها على تسهيل وتعزيز استخدام بيئات التطوير، ناهيك عن عمليات التطوير ومسارات التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD). المردود الفوري للمختبرين هو التعليقات المستمرة التي يمكنهم الحصول عليها، والتي بدورها تتيح دورات تطوير أسرع.

• التحليل المتخصص للاختبارات: باستخدام الذكاء الاصطناعي، يحصل المختبِرون على حرية أكبر فيما يتعلق بأنواع الاختبارات التي يمكنهم تنفيذها. على سبيل المثال، يمكن للذكاء الاصطناعي إجراء تحليل السبب الأساسي لتقييم الأسباب الأساسية لفشل الاختبار. وبالمثل، يمكن للذكاء الاصطناعي إجراء اختبارات أكثر تعقيدًا، مثل التحليل التنبؤي لفشل الاختبار، باستخدام أنماط التعليمات البرمجية والبيانات التاريخية للتنبؤ بفشل الاختبارات المستقبلية.