ما المقصود باختبار التكامل (Integration Testing)؟

يثير مفهوم اختبار التكامل عدة أسئلة. الأول هو ما إذا كان اختبار التكامل ضروريًا. يعتمد الجواب على ذلك جزئيًا على الأقل على الشركة المعنية. يمكن إعفاء المؤسسات الأصغر ذات التفاعل العام المحدود من الحاجة إلى اختبار التكامل.

ومع ذلك، بالنسبة لأي شركة تعمل على نطاق واسع مع الجمهور، يصبح اختبار التكامل ذا أهمية متزايدة. وإذا كانت شركة تقنية تعمل في إصدار تطبيقات وأدوات برمجية جديدة، فإن اختبار التكامل يصبح أكثر أهمية.

تقول حكمة: لا يحصل الشخص أبدًا على فرصة ثانية لترك انطباع أول جيد. وينطبق نفس المفهوم على الشركات المعاصرة. معظمهم منشغلون بمحاولة يائسة لجذب المستخدمين، وتحويلهم إلى مشتركين أو مستهلكين دائمين، والحفاظ على علاقة مستمرة ناجحة ومربحة معهم. لا تستطيع مثل هذه الشركات تحمل ارتكاب العديد من الأخطاء عند الكشف عن برامجها أو تطبيقاتها الجديدة الرائجة.

يتوقع المستهلكون أن تعمل التقنية المعنية كما هو مُعلن عنها، بدءًا من تثبيتها ووصولًا إلى كيفية تفاعلها مع البرامج والأنظمة الأخرى. لهذا السبب، يعتبر اختبار التكامل خطوة ضرورية للقيام بالأعمال بالنسبة للعديد من المؤسسات.

باختصار، الهدف من اختبار التكامل هو التأكد من أن الأجزاء والأنظمة تعمل معًا بشكل موثوق. ولكن من منظور العلاقات العامة، يتمثل هدف آخر لاختبار التكامل في المساعدة على حماية هوية المؤسسة كشركة مسؤولة قادرة على ممارسة الأعمال التجارية بشكل موثوق في سياق حديث.

تم تطوير مصطلح اختبار التكامل بمرور الوقت لوصف بعض منهجيات "الشلال". في أوقات سابقة، كانت وحدات البرمجيات والمشاريع ذات الصلة تُنشأ في فراغ، مما يترك لفرق ضمان الجودة مهمة شاقة تتمثل في اختبار أجزاء من قاعدة التعليمات البرمجية بشكل فردي وتحليل نتائج هذه الاختبارات قبل إدخالها في نظام برمجي.

اختبار التكامل يتم من خلال إنشاء وتقييم حالات الاختبار. المرحلة الأولى تتضمن تحديد نقاط التكامل بنجاح، وهي المناطق داخل التطبيق حيث تتفاعل الوحدات المختلفة. عندما يتم إنشاء نقاط التكامل، يتم تصميم حالات الاختبار حولها. تُنشأ حالات الاختبار هذه لتوضيح كيفية عمل نقاط التكامل، اعتمادًا على سيناريوهات الإدخال المختلفة، وحالات العالم الحقيقي، والنتائج المتوقعة.

بالاستعانة بالبيانات المستخلصة من تغطية الاختبار، يستطيع أصحاب المصلحة في المشروع إجراء التعديلات اللازمة على قاعدة التعليمات البرمجية، حيث تُخزن جميع بيانات المشروع.

تساعد حالات الاختبار المستخدمة في اختبار التكامل المطورين على التركيز بدقة على عدة مجالات تشغيلية محددة:

جانب آخر من اختبار التكامل يزيد من تعقيده الكلي يتعلق بالتبعيات، وهي علاقات موجودة بين الوحدات و/أو المكونات. تتطلب التبعيات النموذجية لكي يعمل مكون ما، أن يعمل مكون ذو صلة أولاً على النحو المطلوب. يجب أخذ مثل هذه التبعيات في الاعتبار عند محاولة فرز المشكلات المحتملة في تنفيذ البرنامج.

يوجد تسلسل نمطي لخطوات الاختبار الفردية التي تُجرى عند إجراء اختبار التكامل، وذلك لأن هذا التسلسل المنظم تمنح المطورين طريقة لتقييم أجزاء مختلفة من التعليمات البرمجية بشكل منهجي. تبدأ سلسلة الاختبار عادةً بفحص أبسط المكونات الفردية أولاً—مع تصحيح الأخطاء في الوحدات ذات المستوى الأدنى قبل أن تؤثر سلبًا على التشغيل لاحقًا. ثم ينتقل الاختبار إلى عمليات تكامل أكثر تعقيدًا ويقيّم أداءها.

بالإضافة إلى الاكتشاف المبكر للأخطاء، يستخدم تسلسل الاختبار المعتاد تدرجًا منطقيًا لمحاكاة تدفق بيانات التعليمات البرمجية، مع التأكد من اختبار تفاعلات المكونات بالترتيب الصحيح. علاوة على ذلك، يولي تسلسل الاختبار أولوية أقل للاختبارات الأقل أهمية المتعلقة بالوحدات ذات المستوى الأدنى، مما يسمح للمطورين بتكريس تركيزهم على العمليات الأكثر جوهرية.

في تسلسل اختبار تقليدي، يتم فحص صيغ الاختبار بالترتيب التالي:

1. اختبار الوحدة، الذي يقيم الوظائف الفردية.
2. اختبار التكامل، لمعرفة كيفية تفاعل المكونات.
3. اختبار النظام، لتحديد الوظائف الشاملة للأنظمة بأكملها.
4. اختبار القبول، الذي يتحقق من الوظائف من منظور المستخدم.

اختبار التكامل ليس خطوة الاختبار الأولية في هذا التسلسل القياسي. يظهر اختبار التكامل في موقعه الحالي ضمن العملية لأن اختبار التفاعلات بين المكونات الفردية قد أُنجز بالفعل من خلال اختبار الوحدات. المستوى التالي، وهو اختبار النظام، ينقل إحساس التوسع إلى أبعد من ذلك لمنح المختبرين نظرة أكثر شمولية للنظام بأكمله ومدى جودة عمل كل أجزائه معًا.

هناك العديد من أنواع تقنيات اختبار التكامل، ولكن هذه هي الأكثر استخدامًا لتقييم أنظمة البرمجيات.

النهج التنازلي هو أحد النوعين الرئيسيين لاختبار التكامل التزايدي. يركز على الوحدة الرئيسية وأعمالها قبل تقييم الوحدات الفرعية والإجراءات الفرعية. تتمثل إحدى أقوى سمات هذا النهج في أنه يمكن استخدامه في وقت مبكر من العملية— حتى قبل تحديد الوحدات النمطية ذات المستوى الأدنى بالكامل. يمكن للمختبرين استخدام العناصر النائبة (تسمى بدائل مؤقتة) كبديل للوحدات النمطية منخفضة المستوى.

مثال أساسي آخر لاختبار التكامل هو اختبار التكامل التصاعدي، والذي يقوم بتبديل ترتيب تسلسل الاختبار. في النهج التصاعدي، تكون الوحدات الفرعية والإجراءات الفرعية هي أول من يتم تقييمه. ثم ينتقل هذا النهج إلى اختبار الوحدة الرئيسية. ومثلما يستخدم الاختبار التنازلي بدائل مؤقتة كعناصر نائبة، يستخدم اختبار التكامل التصاعدي وحدات مؤقتة تسمى برامج التشغيل كبدائل للمكونات التي لم يتم تحديدها بعد.

يجمع التكامل المختلط (يسمى أحيانا التكامل الشطيري) بين المنهجين التصاعدي والتنازلي. وتتمثل الميزة الرئيسية التكامل المختلط الرئيسي في كيفية تغلبه على التسلسل الإجباري للعمليات الذي يحد من كل من الاختبار التنازلي والتصاعدي (بطرق متعاكسة تمامًا). في حالة التكامل المختلط، يمكن أن يبدأ الاختبار إما بالوحدة النمطية الرئيسية أو بالوحدات الفرعية والإجراءات الفرعية، حسب ما تمليه احتياجات المستخدم.

طريقة رئيسية أخرى لإجراء اختبار التكامل هي من خلال اختبار التكامل بأسلوب الانفجار الكبير. هنا، يتم دمج جميع الوحدات والأجزاء والوحدات الفردية الموجودة داخل النظام واختبارها معًا في وقت واحد، كما لو كانت وحدة واحدة. يمكن أن يوفر اختبار الانفجار الكبير إجابة سريعة عندما يعمل النظام بجميع أجزائه المختلفة.

ومع ذلك، فإن هذا النوع من الاختبار محدود. إذا كشفت العملية أن النظام لا يعمل كما هو متوقع، فلن يتمكن الاختبار بأسلوب الانفجار العظيم من الكشف عن الأجزاء الفردية التي تفشل في العمل في انسجام تام.

فيما يلي بعض طرق اختبار التكامل الشائعة. لأنها جميعًا قد تكون المنهجية الصحيحة لشركة برمجيات—اعتمادًا على احتياجاتها—فقد تم إدراجها هنا أبجديًا:

• اختبار تكامل واجهة برمجة التطبيقات: تُعد واجهات برمجة التطبيقات (APIs) أجزاءً أساسية من الحوسبة، حيث تسمح لتطبيقات البرامج بالتفاعل مع بعضها البعض ومشاركة البيانات بنجاح. اختبار واجهات برمجة التطبيقات هو وسيلة لاختبار البرمجيات تتحقق من كيفية عمل واجهات برمجة التطبيقات المختلفة داخل النظام معًا. الهدف هو رؤيتها تعمل بشكل لا تشوبه شائبة كما لو كانت واجهات برمجة التطبيقات هذه جزءا من وحدة منظمة واحدة. كلما كانت واجهات برمجة التطبيقات تعمل مع بعضها البعض بشكل أكثر سلاسة، كان تشغيل النظام بأكمله أفضل.

• اختبار التكامل الآلي: يعد الاختبار الآلي جزءًا أساسيًا من عملية تطوير البرامج، وهو طريقة أخرى لتقييم كيفية عمل مكونات البرامج معًا. تجري عملية اختبار التكامل هذه حالات الاختبار بناءً على عمل أدوات وبرامج نصية اختبار متخصصة. بهذه الطريقة، يمكن اكتشاف وإصلاح مشكلات التكامل قبل حدوث النشر. ولأنه آلي، يصبح النظام بأكمله أكثر كفاءة ومرونة. يعد الاختبار الآلي عنصرًا أساسيًا للتكامل المستمر، وهي ممارسة عمليات التطوير التي تعتمد على مستودع مشترك لتغييرات التعليمات البرمجية التي يتم تحديثها باستمرار.

• اختبار الصندوق الأسود: يمكن تطبيق تشبيه الصندوق الأسود على أي موقف يُفهم فيه أن العمليات الداخلية للصندوق الأسود (سواء كان ذلك يتضمن تعليمات برمجية حاسوبية أو أي جانب تشغيلي آخر، مثل أرباح الشركة المعلنة) لا تخضع للفهم الكامل. في حالة اختبار تكامل الصندوق الأسود، يعني ذلك أن المختبرين لا يرغبون في التدقيق في التعليمات البرمجية المحددة المستخدمة داخل الوحدات المختلفة؛ بل يفضلون إجابة أبسط وأسرع حول ما إذا كانت الأنظمة والمكونات والوحدات تعمل بتناغم.

• الاختبار الشامل: كما يوحي الاسم، يوفر الاختبار الشامل (يسمى أحيانًا اختبار E2E) للمختبرين طريقة للتحقق من وظائف النظام بأكمله، من البداية إلى النهاية. علاوة على ذلك، يمكن أن يحاكي اختبار E2E سيناريوهات الاختبار في العالم الحقيقي ويمهد الطريق لاختبار التكامل من خلال دمج خطط الاختبار التي تحدد الوحدات التي سيتم اختبارها. يظهر اختبار E2E عادةً في وقت لاحق في عملية اختبار التكامل، بعد إنجاز اختبار التكامل ولكن قبل اختبار قبول المستخدم.

• الاختبار الوظيفي: من بين جميع أنواع اختبارات البرمجيات، النوع الأكثر تخصيصًا لفهم الوظيفة البحتة للنظام هو اختبار التكامل الوظيفي (FIT). اختبار التكامل الوظيفي يوفر التحقق من أن الوحدات أو المكونات المختلفة يمكن أن تتفاعل حسب الحاجة، وهو مفيد في الطريقة التي يمكن بها تحديد العيوب مبكرًا في دورة حياة تطوير البرامج، قبل أن تصبح هذه المشكلات مشاكل كاملة. عادة ما يقوم المختبرون بإجراء الاختبار الوظيفي بعد إجراء اختبار الوحدة ولكن قبل بدء اختبار النظام الكامل.

• اختبار الانحدار: تم العثور على إطار عمل اختبار آخر من خلال اختبار الانحدار، والذي يعمل كبيئة اختبار بعد وقوع الحدث للتحقق مما إذا كانت أي تغييرات تم إجراؤها أثناء عملية التكامل قد أدت عن غير قصد إلى إدخال خلل في أجزاء أخرى من النظام. عندما يتم تقديم ميزات جديدة—مثل طرق الدفع الجديدة عبر الإنترنت—يتم استخدام اختبار الانحدار للمساعدة في ضمان عدم إعاقة الإضافات للأنظمة التي تعمل بالفعل بشكل صحيح.

• اختبار الصندوق الأبيض: في تناقض مباشر مع اختبار الصندوق الأسود، يفترض اختبار الصندوق الأبيض أن المختبرين يرغبون في فحص التعليمات البرمجية ذات الصلة أثناء عملية الاختبار على أمل تحديد مناطق المشاكل وإجراء تغييرات تصحيحية على التعليمات البرمجية لتصحيح تلك المشاكل، على الرغم من أن مثل هذا النهج سيكون على الأرجح أكثر استهلاكًا للوقت. تعكس عبارة "الصندوق الأبيض" هذه الرغبة في الوضوح بشأن الأعمال الداخلية للنظام—على الرغم من أن تعبير "الصندوق الشفاف" قد يكون وصفًا أكثر دقة لما يسعى إليه المختبرون.

هنا أيضًا، يتم خدمة هذه الفئة المتخصصة في السوق بواسطة العديد من أدوات وأطر عمل اختبار التكامل. فيما يلي بعض من أشهرها:

• Citris: تخدم Citris قاعدة مستخدمي Java الضخمة (مما يجعلها واحدة من لغات البرمجة الأكثر شعبية في العالم) مع إطار عمل مفتوح المصدر من JavaTM. يمكن لـ Citris إدارة استخدام واجهة برمجة التطبيقات (مثل المعاملات) وإنشاء رسائل اختبار.

• Katalon: يدمج برنامج أتمتة اختبار Katalon Studio إطار عمل Selenium مفتوح المصدر—وهو أداة قائمة على المتصفح تتيح للمختبرين كتابة نصوص اختبار بلغات برمجة متنوعة، بما في ذلك JavaScript و NodeJS و Python.

• Postman: يخدم Postman اختبار تكامل واجهة برمجة التطبيقات بشكل جيد. تتفوق الأداة أيضًا في الطريقة التي تتيح بها التعاون وتستوعب الأتمتة. علاوة على ذلك، يمكن للمستخدمين كتابة اختبار دون الحاجة إلى وضع هذا الاختبار في مجموعة أو حتى حفظه. يقدم المختبِر طلبًا في Postman ويتلقى عنوان URL مطابقًا.

• SoapUI: SoapUI توفر أداة مفتوحة المصدر قادرة على اختبار تطبيقات الويب وتنفيذ اختبار التكامل. باستخدامه، يحصل المختبرون على واجهة رسومية تدعم إنشاء حالات الاختبار وتمكّن المستخدمين من التعامل مع بيانات الاختبار بسهولة.

سواء كانت شركتك بحاجة إلى تقييم ومعالجة للواجهة الأمامية أو الخلفية، فإن اختبار التكامل يوفر الوسائل لتقييم نجاح الاتصالات التي أصبحت الآن ذات أهمية حيوية لجعل الشركات تعمل بأقصى قدر من الكفاءة وتحقيق أقصى قدر من الربحية.

كما ذُكر سابقًا، يوجد عدد كبير من طرق اختبار التكامل المختلفة، حيث يعمل مطورو البرمجيات على تحديد وتطوير طريقة لاختبار التكامل لكل حاجة ممكنة وجميع التكوينات ذات الصلة. وهذا الأمر مُجدٍ، لأن معظم شركات تطوير البرمجيات تتفهم الحاجة إلى هذا النوع من الاختبار. تشير بعض التقديرات إلى أن ما يقرب من 70% من الشركات المنخرطة في أعمال عمليات التطوير تستخدم بالفعل شكلاً من أشكال اختبار التكامل.

إذن، ما هي أداة التكامل المناسبة لشركتك؟ بفضل السوق المتقبل، من المرجح أن تجد ما يلائم احتياجات شركتك بكفاءة. لمعرفة ما هي هذه الاحتياجات بالضبط، نقترح عليك اللجوء إلى قول مأثور قديم أكثر شهرة: "اعرف نفسك". وكما هي الأقوال المأثورة، فإنها لا تزال نصيحة مفيدة—حتى بالنسبة لعالم ما بعد الحداثة.