什么是测试？

概述

软件测试是软件开发中的基础环节。其主要目的是检查我们的软件是否按照预期的方式运行。

以下是我们在程序中编写测试的一些原因：

• 发现缺陷：我们编写测试以检测缺陷、错误、回归问题等。

• 提升客户满意度：如果在项目交付客户之前修复了缺陷，客户会对我们的工作更加满意。

• 文档作用：测试为代码的使用方式提供了一种不同的文档形式。

• 提高效率：在开发早期就能获得反馈，从而让我们能更专注于最复杂的特性，提升开发效率。

• 增强知识：通过编写测试，我们也能加深对编程语言的理解。

• 安全性：经过充分测试的程序更具安全性，能够有效抵御潜在漏洞。

• 节省成本：缺陷会带来成本，修复的缺陷越多，节省的成本就越多。

测试的历史

首先，我们澄清两个在测试中经常遇到的术语：生产代码 和 测试代码。生产代码是指将被部署并驱动程序运行的代码。而测试代码则是不会被推送到生产环境，但对最终产品仍至关重要的代码。

在编程的早期阶段，只有生产代码，程序员通过编写和部署代码来让程序运行。为了消除缺陷，他们只能依赖调试手段。如今，测试在软件开发中占据了核心地位。有时，测试甚至会在生产代码之前编写，例如在测试驱动开发（TDD）中。此外，测试已成为软件开发生命周期的重要组成部分，并融入持续集成/持续部署（CI/CD）流程，在开发初期就自动运行。

不同类型的测试

在编程中，存在多种不同类型的测试，各自具有独特的用途和差异：

• 单元测试：仅测试代码中的单个组件，如函数或方法。其目的是验证代码的业务逻辑，与底层实现细节无关。这类测试开发和运行速度最快。

• 集成测试：测试多个组件协同工作的行为，可能涉及外部资源，如数据库或网络服务。相比单元测试，它们编写和运行较慢，但能提供更有意义的结果。

• 端到端测试（又称系统测试）：覆盖从开始到结束的完整流程。以 Web API 为例，它会发起真实的 HTTP 请求，并断言由服务器返回的实际响应。这类测试编写和运行非常耗时，但反馈价值极高。

• UI 测试：测试最终用户使用的界面。通常成本高且难以编写和维护。

在本课程的后续内容中，我们将只关注单元测试，因为它们是测试驱动开发的核心支柱。

代码覆盖率

代码覆盖率 是一种衡量指标，用于反映测试所覆盖的代码量。通常以百分比表示，是一种客观评估代码库中哪些部分已被充分测试，哪些还需要加强的方法。

我们不必追求项目中达到 100% 的代码覆盖率。相反，应重点关注那些包含关键业务逻辑的部分，这些部分更需要充分的测试覆盖。

不同类型的语句

我们在生产代码中编写的语句可以分为三类：语法行、逻辑行 和 分支行。下面通过一个例子来更好地理解这三类。

我们将使用经典的 FizzBuzz 问题作为示例，先回顾一下该函数的规则：FizzBuzz 函数接收一个数字，根据以下规则返回字符串：

• 如果数字能被 3 整除，返回 Fizz。
• 如果数字能被 5 整除，返回 Buzz。
• 如果数字同时能被 3 和 5 整除，返回 FizzBuzz。
• 其他情况，返回传入的原始数字。

以下是用 Go 语言实现的版本：

1func FizzBuzz(input int) string {
2	if input%5 == 0 && input%3 == 0 {
3		return "FizzBuzz"
4	}
5	if input%5 == 0 {
6		return "Buzz"
7	}
8	if input%3 == 0 {
9		return "Fizz"
10	}
11	return strconv.Itoa(input)
12}

现在我们来分析这段代码中的语句分类：

• 语法行：不包含任何业务逻辑，主要用于声明函数、变量、结构体等。若存在错误，编译器会在编译阶段发现。本例中为 第 1、4、7、10 和 12 行。
• 逻辑行：包含实际执行的代码语句，如 第 3、6、9 和 11 行。
• 分支行：改变程序执行路径的语句，如 第 2、5 和 8 行。

代码覆盖率类型

代码覆盖率也有多种类型，主要分为以下几类：

• 函数覆盖率：指测试中调用的函数数量占生产代码中总函数数量的比例。在 FizzBuzz 示例中，只有一个函数，因此只需一个测试调用该函数即可达到 100% 覆盖率。

• 语句覆盖率：指被测试覆盖的语句数量占生产代码中总语句数量的比例。

• 分支覆盖率：不逐行计算，而是将一组相关语句（即一个分支）作为一个整体进行测量。

下面我们观察每次调用 FizzBuzz 后覆盖率的变化。当调用 FizzBuzz(1) 时，被覆盖的代码如下所示：

1func FizzBuzz(input int) string {
2	if input%5 == 0 && input%3 == 0 {
3		return "FizzBuzz"
4	}
5	if input%5 == 0 {
6		return "Buzz"
7	}
8	if input%3 == 0 {
9		return "Fizz"
10	}
11	return strconv.Itoa(input)
12}

我们总结一下各覆盖率值：

当调用 FizzBuzz(15) 后，被覆盖的代码如下：

1func FizzBuzz(input int) string {
2	if input%5 == 0 && input%3 == 0 {
3		return "FizzBuzz"
4	}
5	if input%5 == 0 {
6		return "Buzz"
7	}
8	if input%3 == 0 {
9		return "Fizz"
10	}
11	return strconv.Itoa(input)
12}

更新后的覆盖率数据如下：

接下来执行最后两次调用：FizzBuzz(10) 与 FizzBuzz(6)，最终结果如下：

现在，各种代码覆盖率的计算方式应该更加清晰了。代码覆盖率是我们构建可靠软件的重要工具。