ما هو اختبار الوحدة؟

ما هو اختبار الوحدة؟

اختبار الوحدة هو أسلوب اختبار البرمجيات حيث وحدات أو مكونات فردية من الكوديتم اختبار عناصر التطبيق - مثل الدوال والأساليب والفئات - بشكل منفصل للتحقق من عملها بشكل صحيح. الهدف هو التحقق من أن أصغر أجزاء التطبيق تعمل كما هو متوقع دون الاعتماد على أنظمة خارجية.

A وحدة يمكن أن يكون صغيرًا كوظيفة واحدة أو كبيرًا كوحدة صغيرة، وذلك حسب تصميم البرنامج. المبدأ الأساسي هو عزل:يجب اختبار الموارد الخارجية مثل قواعد البيانات أو واجهات برمجة التطبيقات أو أنظمة الملفات أو استبدالها بحيث يركز الاختبار فقط على منطق الوحدة.

على سبيل المثال، في Python:

def add (a, b): 
return a + b 
def test_add():
assert add(2, 3) == 5

هذا الاختبار البسيط يتحقق ما إذا كان add تُرجع الدالة النتيجة الصحيحة. على الرغم من بساطة هذه الدالة، إلا أنها تُوضح الفكرة: التحقق من المنطق بشكل مستقل قبل دمجه مع باقي النظام.

من خلال ممارسة اختبار الوحدة، يقوم المطورون بإنشاء شبكة الأمان الذي يكتشف الانحدارات بسرعة، ويدعم إعادة الهيكلة، ويحسن إمكانية صيانة البرامج.

👉 سجل للحصول على مشروع اختبار الوحدة المباشر مجانًا

لماذا إجراء اختبار الوحدة؟

وحدة التجارب من المهم أن مطوري البرامج يحاولون أحيانًا توفير الوقت عن طريق إجراء اختبارات وحدات بسيطة، وهذه خرافة لأن اختبارات الوحدات غير المناسبة تؤدي إلى تكلفة عالية لإصلاح العيوب أثناء التطوير. اختبار النظام, اختبار التكامل، وحتى اختبار النسخة التجريبية بعد بناء التطبيق. إذا أُجري اختبار الوحدة بشكل صحيح في المراحل المبكرة من التطوير، فسيوفر ذلك الوقت والمال في النهاية.

فيما يلي الأسباب الرئيسية لإجراء اختبار الوحدة في هندسة البرمجيات:

• الكشف المبكر عن الأخطاء - تظهر المشاكل بالقرب من المكان الذي ظهرت فيه، مما يجعل إصلاحها أسرع وأرخص.
• تحسين جودة التعليمات البرمجية – غالبًا ما يؤدي الكود النظيف القابل للاختبار إلى بنية أفضل وتبعيات مخفية أقل.
• حماية الانحدار – تعمل اختبارات الوحدة كشبكة أمان أثناء إعادة الهيكلة، مما يضمن استمرار عمل الميزات القديمة.
• دورات تطوير أسرع – تعمل الاختبارات الآلية على تقصير حلقات ردود الفعل الخاصة بضمان الجودة وتقليل التكلفة الإضافية للاختبار اليدوي.
• ثقة الفريق الأعلى - بفضل تغطية اختبار الوحدة القوية، ينشر المطورون التحديثات وهم على علم بأنها لن تؤدي إلى إتلاف الميزات الموجودة.

باختصار: يوفر اختبار الوحدة الوقت ويقلل المخاطر ويحسن الموثوقيةإنه يحول الاختبار من مجرد فكرة مؤلمة إلى ممارسة هندسية استباقية.

شرح فيديو لاختبار الوحدة

كيفية تنفيذ اختبار الوحدة؟

يتميز سير اختبار الوحدة الموثوق به بالتوقع والسرعة والأتمتة. استخدم هذه الحلقة المكونة من ست خطوات للحفاظ على جودة عالية وسرعة في تلقي الملاحظات.

الخطوة 1) تحليل الوحدة وتحديد الحالات

حدد أصغر سلوك قابل للاختبار. قائمة مسارات سعيدة, حالات الحافةو شروط الخطأ. توضيح المدخلات/المخرجات والشروط السابقة/اللاحقة.

الخطوة 2) إعداد بيئة الاختبار

اختر الإطار، وقم بتحميل التركيبات الدنيا، و عزل التبعيات (نسخ/نسخ احتياطية/نسخ مزيفة). حافظ على إعداد خفيف الوزن لتجنب الاختبارات البطيئة والهشة.

الخطوة 3) كتابة الاختبار (نمط AAA)

رتب المدخلات والسياق → عمل عن طريق استدعاء الوحدة → أكد النتيجة المتوقعة. تفضيل تأكيدات السلوك على تفاصيل التنفيذ الداخلي.

# Arrange
cart = Cart(tax_rate=0.1)
# Act
total = cart.total([Item("book", 100)])
# Assert
assert total == 110

الخطوة 4) التشغيل محليًا وفي CI

نفّذ الاختبارات على جهازك أولاً، ثم شغّلها في تكامل مستمر للتحقق من نظافة البيئة. تجنّب الأخطاء بسرعة، واحتفظ بسجلات موجزة وقابلة للتنفيذ.

الخطوة 5) تشخيص الأعطال وإصلاحها وإعادة صياغتها

عندما يفشل الاختبار، إصلاح الكود أو الاختبارليس كليهما معًا. بعد اللون الأخضر، أعد بناء النظام بثقة - اختبر سلوك الحارس.

الخطوة 6) إعادة التشغيل، Revعرض وصيانة

أعد تشغيل الحزمة الكاملة. أزل الاختبارات غير المستقرة، وأزل التكرارات، ونفّذ عتبات التغطية دون التلاعب بها. قم بتمييز الاختبارات البطيئة لتشغيلها بشكل أقل تكرارًا.

نصائح للمحترفين:

• الاحتفاظ بالاختبارات بسرعة (<200 مللي ثانية لكل منهما) و مستقل.
• اختبارات الاسم ل سلوك (على سبيل المثال، test_total_includes_tax).
• تعامل مع التقلبات على أنها خلل؛ قم بحجرها، ثم أصلح السبب الجذري، ثم أعد تمكينها.

ما هي تقنيات اختبار الوحدات المختلفة؟

تكون اختبارات الوحدة أكثر فعالية عندما يتم مزجها تقنيات تصميم الاختبارات الذكية مع أهداف التغطية المعقولةاستهدف الاتساع حيث يكون ذلك مهمًا، والعمق حيث تكون المخاطرة أعلى، وقاوم فخ "100% أو الخسارة".

استخدم تقنيات اختبار الوحدة يتم تصنيفها بشكل أساسي إلى ثلاثة أجزاء:

1. اختبار الصندوق الأسود وهو ما يتضمن اختبار واجهة المستخدم، إلى جانب الإدخال والإخراج
2. اختبار الصندوق الأبيض يتضمن اختبار السلوك الوظيفي لتطبيق البرنامج
3. اختبار الصندوق الرمادي يتم استخدامه لتنفيذ مجموعات الاختبار وطرق الاختبار وحالات الاختبار وإجراء تحليل المخاطر

التغطية هي مؤشر رئيسي، وليس خط النهاية. استخدمه لـ العثور على النقاط العمياءليس الهدف التلاعب بالرقم. Code فيما يلي قائمة بتقنيات التغطية المستخدمة في اختبار الوحدات:

• تغطية البيان
• تغطية القرار
• تغطية الفروع
• تغطية الحالة
• تغطية آلة الدولة المحدودة

لمعرفة المزيد عن Code التغطية، راجع https://www.guru99.com/code-coverage.html

ما هو دور السخرية والتشويش في اختبار الوحدة؟

ينبغي أن تركز اختبارات الوحدة فقط على الكود قيد الاختبار — ليس تبعياتها. هذا هو المكان يسخر و بذرة تفضل بالدخول. تحل "مضاعفات الاختبار" هذه محل الكائنات الحقيقية حتى تتمكن من عزل السلوك والتحكم في المدخلات وتجنب الاختبارات البطيئة أو غير المستقرة.

لماذا تستخدم الاختبار Doubles?

• العزلة - اختبر الوحدة فقط، وليس قاعدة البيانات أو الشبكة أو نظام الملفات.
• الحتمية - التحكم في المخرجات والآثار الجانبية لضمان تناسق النتائج.
• سرعة - يتم تشغيل الاختبارات في مللي ثانية عندما لا تلمس أنظمة خارجية.
• محاكاة الحالات الحدية - محاكاة الأخطاء بسهولة (على سبيل المثال، مهلة واجهة برمجة التطبيقات) دون انتظارها في الحياة الواقعية.

بذرة

A رطم هو بديل مُبسَّط يُرجع استجابة ثابتة. لا يُسجِّل التفاعلات، بل يُوفِّر بيانات مُعَلَّبة فقط.

مثال (Python):

def get_user_from_db(user_id):
# Imagine a real DB call here
raise NotImplementedError()
def test_returns_user_with_stub(monkeypatch):
# Arrange: stubbed DB call
monkeypatch.setattr("app.get_user_from_db", lambda _: {"id": 1, "name": "Alice"})
# Act
user = get_user_from_db(1)
# Assert
assert user["name"] == "Alice"

السخرية

A قلد أكثر قوة: يمكنه التحقق من التفاعلات (على سبيل المثال، "هل تم استدعاء هذه الطريقة باستخدام X؟").

مثال (Javaنص مع مزحة):

const sendEmail = jest.fn();
function registerUser(user, emailService) {
emailService(user.email, "Welcome!");
test("sends welcome email", () => {
// Arrange
const user = { email: "test@example.com" };
// Act
registerUser(user, sendEmail);
// Assert
expect(sendEmail).toHaveBeenCalledWith("test@example.com", "Welcome!");

});

هنا، و قلد يتحقق من أن خدمة البريد الإلكتروني تم استدعاؤها بشكل صحيح - وهو أمر لا يستطيع البرنامج النصي القيام به.

المخاطر المشتركة

• السخرية المفرطة - إذا تم السخرية من كل المتعاونين، تصبح الاختبارات هشة ومرتبطة بتفاصيل التنفيذ.
• اختبار النماذج التجريبية بدلاً من السلوك - التركيز على النتائج (قيم الحالة/العائد) بدلاً من التفاعلات عندما يكون ذلك ممكنًا.
• تسريب رمز الإعداد - حافظ على النماذج الأولية/النماذج الأولية خفيفة الوزن؛ استخدم أدوات مساعدة أو تثبيتات لتسهيل القراءة.

قواعد عامة

• كعب عندما تحتاج فقط إلى البيانات.
• السخرية عندما تحتاج إلى التحقق من التفاعلات.
• تفضيل التزوير على السخرية الثقيلة عندما تستطيع (على سبيل المثال، قاعدة بيانات في الذاكرة بدلاً من الاستهزاء بكل استعلام).

خلاصة القول: الاستهزاء والسخرية هما الممثلين المساعدينلا تستخدم النجوم. استخدمها لعزل وحدتك، ولكن لا تدعها تسيطر على مجموعة الاختبار.

ما هي أدوات اختبار الوحدة الشائعة؟

هناك العديد من برامج اختبار الوحدة الآلية المتاحة للمساعدة في اختبار الوحدة في اختبار البرامج. وسنقدم بعض الأمثلة أدناه:

1. JUnit: Junit هي أداة اختبار مجانية تُستخدم لـ Java لغة برمجة. توفر تأكيدات لتحديد طريقة الاختبار. تختبر هذه الأداة البيانات أولًا ثم تُدرجها في الكود.
2. NUnitNUnit هو إطار عمل واسع الاستخدام لاختبار الوحدات لجميع لغات .NET. وهو أداة مفتوحة المصدر تتيح كتابة البرامج النصية يدويًا. يدعم الاختبارات المعتمدة على البيانات، والتي يمكن تشغيلها بالتوازي.
3. وحدة PHPPHPUnit هي أداة لاختبار الوحدات لمبرمجي PHP. تأخذ أجزاءً صغيرة من الكود، تُسمى وحدات، وتختبر كل وحدة على حدة. كما تتيح الأداة للمطورين استخدام أساليب تأكيد محددة مسبقًا للتأكد من أن النظام يتصرف بطريقة معينة.

هذه مجرد أمثلة قليلة من أدوات اختبار الوحدة المتاحة. هناك الكثير، وخاصة ل لغات سي و Javaولكنك بالتأكيد ستجد أداة اختبار الوحدة التي تلبي احتياجاتك البرمجية، بغض النظر عن اللغة التي تستخدمها.

التطوير القائم على الاختبار (TDD) واختبار الوحدة

يتضمن اختبار الوحدات في التطوير الموجّه بالاختبار (TDD) استخدامًا مكثفًا لأطر عمل الاختبار. يُستخدم إطار عمل اختبار الوحدات لإنشاء اختبارات وحدات آلية. لا تقتصر أطر عمل اختبار الوحدات على التطوير الموجّه بالاختبار (TDD)، ولكنها أساسية له. فيما يلي، نستعرض بعضًا مما يُضيفه التطوير الموجّه بالاختبار (TDD) إلى عالم اختبار الوحدات:

• تتم كتابة الاختبارات قبل الكود
• الاعتماد بشكل كبير على أطر الاختبار
• يتم اختبار جميع الفئات في التطبيقات
• التكامل السريع والسهل أصبح ممكنا

وفيما يلي بعض فوائد TDD:

• يشجع الوحدات الصغيرة القابلة للاختبار والتصميمات البسيطة.
• يمنع الإفراط في الهندسة؛ حيث تقوم ببناء ما يطلبه الاختبار فقط.
• توفر شبكة أمان حية للمعيدين.

نصيحة خبير:اختر TDD عندما تريد ردود فعل التصميم الضيق على مستوى الكود والتقدم السريع التدريجي في الوحدات.

لماذا دمج اختبارات الوحدة في CI/CD؟

توفر اختبارات الوحدة أكبر قدر من القيمة عندما يتم توصيلها مباشرة بـ خط أنابيب التكامل المستمر والتسليم المستمر (CI/CD)بدلاً من أن تكون فكرة لاحقة، فإنها تصبح بوابة الجودة الذي يتحقق تلقائيًا من صحة كل تغيير قبل إرساله.

فيما يلي الأسباب التي تدعو إلى دمج اختبارات الوحدة في خطوط أنابيب CI/CD:

• ردود فعل فورية – يمكن للمطورين معرفة ما إذا كان التغيير الذي أجروه قد أدى إلى كسر شيء ما في غضون دقائق.
• Shift-جودة اليسار – يتم اكتشاف الأخطاء في وقت الالتزام، وليس بعد الإصدار.
• الثقة في عمليات النشر - تضمن الفحوصات الآلية أن "المباني الخضراء" آمنة للدفع.
• التعاون القابل للتطوير – يمكن للفرق من أي حجم دمج التعليمات البرمجية دون خطواتping فوق بعضهما.

أسطورة اختبار الوحدة

فيما يلي بعض الأساطير الشائعة حول اختبار الوحدة:

يتطلب الأمر وقتًا، ودائمًا ما يكون جدولي مزدحمًا. شفرتي متينة للغاية! لا أحتاج إلى اختبارات وحدات.

الأساطير بطبيعتها هي افتراضات خاطئة. هذه الافتراضات تؤدي إلى حلقة مفرغة على النحو التالي -

الحقيقة هي أن اختبار الوحدة يزيد من سرعة التطوير.

يعتقد المبرمجون أن اختبار التكامل سيكشف جميع الأخطاء، ولا يُجرون اختبارات الوحدة. ولكن بمجرد دمج الوحدات، قد تستغرق الأخطاء البسيطة التي كان من الممكن اكتشافها وإصلاحها بسهولة في اختبار الوحدة وقتًا طويلاً جدًا للإصلاح. tracتم تعديلها وإصلاحها.

ميزة اختبار الوحدة

• يمكن للمطورين الذين يتطلعون إلى معرفة الوظائف التي توفرها الوحدة وكيفية استخدامها الاطلاع على اختبارات الوحدة للحصول على فهم أساسي لواجهة برمجة تطبيقات الوحدة.
• يتيح اختبار الوحدة للمبرمج إعادة صياغة الكود في وقت لاحق والتأكد من أن الوحدة لا تزال تعمل بشكل صحيح (أي، اختبار الانحدار). يتمثل الإجراء في كتابة حالات اختبار لجميع الوظائف والأساليب بحيث عندما يتسبب التغيير في حدوث خطأ، يمكن تحديده وإصلاحه بسرعة.
• نظرًا للطبيعة المعيارية لاختبار الوحدة، يمكننا اختبار أجزاء من المشروع دون انتظار اكتمال الأجزاء الأخرى.

عيوب اختبار الوحدة

• لا يُتوقع من اختبار الوحدة اكتشاف جميع الأخطاء في البرنامج. من غير الممكن تقييم جميع مسارات التنفيذ، حتى في أبسط البرامج.
• يركز اختبار الوحدات بطبيعته على وحدة برمجية واحدة. وبالتالي، لا يمكنه اكتشاف أخطاء التكامل أو الأخطاء العامة على مستوى النظام.

من المستحسن استخدام اختبار الوحدة بالتزامن مع أنشطة الاختبار الأخرى.

أفضل ممارسات اختبار الوحدة

• يجب أن تكون حالات اختبار الوحدة مستقلة. في حال وجود أي تحسينات أو تغييرات في المتطلبات، يجب ألا تتأثر حالات اختبار الوحدة.
• اختبار رمز واحد فقط في كل مرة.
• اتبع اصطلاحات التسمية الواضحة والمتسقة لاختبارات وحدتك
• في حالة حدوث تغيير في التعليمات البرمجية في أي وحدة، تأكد من وجود وحدة مقابلة حالة الاختبار للوحدة، وتجتاز الوحدة الاختبارات قبل تغيير التنفيذ
• يجب إصلاح الأخطاء التي تم تحديدها أثناء اختبار الوحدة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية في SDLC
• اعتماد نهج "الاختبار باعتباره التعليمات البرمجية الخاصة بك". كلما زاد عدد التعليمات البرمجية التي تكتبها دون اختبار، زاد عدد المسارات التي يتعين عليك التحقق من الأخطاء.

الأسئلة الشائعة

ملخص