1 TIT10AIK @ WS 2012

Software-Engineering II

Objektorientiertes Testen

2 TIT10AIK @ WS 2012

Themenübersicht» Objektorientierung» Aspektorientierung» Vorgehensmodelle» UML» Analyse- & Entwurfsmuster» Objektorientiertes Testen» Versionsverwaltung» Refactoring» Labor (Praktischer Teil)

3 TIT10AIK @ WS 2012

Unit-Testing mit JUnit

Pragmatic Unit Testing in Java with JUnit

Andrew Hunt,David Thomas

176 Seiten

ISBN: 0-974-5140-12 (Englisch)

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Objektorientiertes Testen

» Testen ist ein wichtiger Bestandteil des Software-Lifecycles

» Testen objektorienter Software bringt verglichen mit funktionaler Programmierung einige Erschwernisse mit sich

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Probleme bei der Objektorientierung I

» Nachdem die objektorientierte Software-Entwicklung begann, sich durchzusetzen, blieb objektorientiertes Testen zunächst unbeachtet

» Es gab sogar Meinungen, dass Objektorientierung das Testen von Software vereinfacht:

„... the use of object-oriented design doesn’t change any basic testing principles; what does change is the granularity of the units tested.“ (Grady Booch)

„Both testing and maintenance are simplified by an object-oriented approach...“ (James Rumbaugh)

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Probleme bei der Objektorientierung II

» Im Allgemeinen die selben Anforderungen wie bei funktionaler Programmierung» Generierung von authentischen Testdaten

» Validierung der Testergebnisse» Das Programm gilt als korrekt, wenn der Ist-Zustand dem spezifizierten Soll-Zustand entspricht

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Unzählige Zustände

» Methoden können in objektorientierten Programmen abhängig vom Zustand der Klasse sein, welcher durch ihre Attribute geprägt wird» Ein Aufruf einer Methode kann je nach Vorgeschichte der Klasse ein beliebig differenziertes Ergebnis liefern

» Eine Klasse zu 100% zu testen führt zu einer exponentiellen Steigerung der Testfälle

» Es würde bei den meisten komplexen Programm-Strukturen den finanziellen Rahmen des Projekts sprengen

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Generik und Vererbung

» Klassen sollten generisch und für eine große Anzahl von Anwendungsfällen geschrieben sein» Beim Testen nicht vorhersehbar, wie eine Klasse benutzt wird

» Prognose der Fälle erforderlich» Durch Vererbung entstehen neue Abhängigkeiten die wiederum getestet werden müssen» Werden Fehler in Basisklassen nicht erkennt, erben alle Subklassen die Fehler von der Basisklasse

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Automatisierte Tests» Nach dem Definieren von Testfällen kann automatisiert die ganze Testsuite getestet werden

» Vorteile:» Fehler, die durch Abhängigkeiten unbemerkt entstanden sind, können einfach gefunden werden

» Schnelle Möglichkeit um ein System komplett auf Funktionalität zu prüfen

» Verringert die Zeit für das Debuggen» Gibt Vertrauen in den Quellcode» Verbessert das Design, da schon zu Beginn Gedanken über die Verwendung (Testbarkeit) des Codes gemacht werden müssen

» Voraussetzung:» Gute Code-Abdeckung der Tests

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Generelle Grundsätze

» Teste alles, was schief gehen kann» Teste alles, was schief ging (Bugs)» Neuer Quellcode ist solange fehlerhaft bis man das Gegenteil bewiesen hat

» Schreibe mindestens so viel Testcode wie Programmcode

» Führe Tests lokal bei jedem Compilieren aus

» Führe alle Tests vor dem Check-In in das Repository aus

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Was soll getestet werden?

» Regel: „Use your Right-Bicep“» R ight» B oundary» I nverse» C ross-Check» E rror-Conditions» P erformance

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R-BICEP - Right

» Die einfachste Kondition» Teste, ob das Ergebnis richtig ist

int[] numbers = { 3, 1, 4, 2 };Assert.assertEquals( 4, MaxValue( numbers ) );

13 TIT10AIK @ WS 2012

R-BICEP - Boundary

» Mit Grenzwerten testen» Sonderzeichen, Umlaute» Leere oder fehlende Werte, bspw. null, Leerstring, 0

» Unerwartete Werte, bspw. 10,000 als Alter

» Duplikate in Listen, die keine haben dürften

» Sortierte und unsortierte Werte, bpsw. für Sortieralgorithmen

» Befehle nicht in erwarteter Reihenfolge ausführen

14 TIT10AIK @ WS 2012

R-BICEP – Inverse Relationship

» Einige Methoden können durch die Invers-Methode verifiziert werden

» Definitionsbereiche beachten

double x = MyMath.Sqrt( 4.0 );Assert.assertTrue( Math.abs( 4.0 - x*x ) < 0.0001 );

15 TIT10AIK @ WS 2012

R-BICEP - Cross-Check

» Manche Ergebnisse können mit alternativen Implementierungen geprüft werden

double x = MyMath.Sqrt( 100 );

double y = Math.Sqrt( 100 );

Assert.assertTrue( Math.abs( x – y ) < 0.0001);

16 TIT10AIK @ WS 2012

R-BICEP – Error-Conditions

» Mit ungültigen Eingaben testen» Exceptions provizieren und erwarten

» Umgebungsprobleme testen» Speicherüberlauf» Festplatte voll» Systemuhrzeit inkonsistent (manipuliert)

» Dauerhafter oder temporärer Netzwerk-Abbruch

» Unzureichende Benutzer-Rechte» Systemauslastung» Eingeschränkte oder sehr hohe Bildschirmauflösung

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R-BICEP - Performance

» Bei manchen Methoden sind Performance-Analysen möglich

long start = System.currentTimeMillis();

this.sortList();

long end = System.currentTimeMillis();

Assert.assertTrue( ( end - start ) < 1.0 );

18 TIT10AIK @ WS 2012

Gute Tests

» A utomatic

» T horough» R epeatable» I ndependant» P rofessional

19 TIT10AIK @ WS 2012

A TRIP - Automatic

» Unit-Tests müssen automatisch ablaufen können» Starten der Tests» Prüfen der Ergebnisse

» Es darf kein manueller Schritt notwendig sein» Datenbank-Zeilen einfügen» Dateien erstellen» …

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A TRIP - Thorough

» Teste alles, bei dem es wahrscheinlich ist, dass es schief geht

» Teste zumindest die wichtigsten Eigenschaften» Grenzwerte» Fehlende und ungültige Werte

» Die Konsequenz, mit der getestet wird, muss für jedes Projekt neu entschieden werden

21 TIT10AIK @ WS 2012

A TRIP - Repeatable

» Tests sollten» immer wieder ausführbar sein» in jeder Reihenfolge ausführbar sein

» immer die gleichen Ergebnisse liefern

22 TIT10AIK @ WS 2012

A TRIP - Independant

» Tests sollten» Klein und sauber sein» Unabhängig von der Umgebung sein» Unabhängig von einander sein

» Teste immer nur eine Sache zu einer Zeit

23 TIT10AIK @ WS 2012

A TRIP - Professional

» Tests sind richtiger Quellcode» Sie müssen deshalb nach den selben professionellen Standards wie der Programmcode» geschrieben sein» gewartet werden

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Dependency Injection 1

» Klassen mit direkten Abhängigkeiten sind schwer testbar

» Sie können nicht einzeln, sondern nur als System getestet werden

Zu testende Klasse

25 TIT10AIK @ WS 2012

Dependency Injection 2

» Die abhängige Klasse bekommt eine Referenz auf ihre Delegate-Klasse gesetzt

» Der Typ der Referenz ist dabei nicht die Klasse selbst sondern ein Interface*

Zu testende Klasse

26 TIT10AIK @ WS 2012

Dependency Injection 3

» Im Test-Code kann nun der Klasse ein Delegate gesetzt werden, welches dasselbe Interface implementiert, sich jedoch nach von der Test-Klasse vorgegebenen Regeln verhält

» Diese Alternativ-Klassen nennt man Mock-Klassen (Mock = Attrappe)

27 TIT10AIK @ WS 2012

[Frameworks] Mockito» Mocking-Framework» Stellt Mocks zur VerfügungClass2 delegate = Mockito.mock(Class2.class);Mockito.when(delegate.foo(10)).thenReturn(“String“);new Class1().setDependancy(delegate);

Mit verify kann später geprüft werden, ob ein Aufruf stattfand:

Mockito.verify(delegate).foo(10);

28 TIT10AIK @ WS 2012

[Frameworks] Spring (I)» Dependancy Injection Framework

@Resource-Annotation

class Class1{ @Resource private iClass2 dependancy;}

... <bean id="dependancy" class="Class2“ />...

» Dependancies sind konfigurierbar

29 TIT10AIK @ WS 2012

[Frameworks] Spring (II)» Komplexe Instanziierungen möglich... <bean id="class1" class="Class1"> <property name="dependancy" ref=“iClass2" /></bean><bean id=“iClass2" class="Class2"> <constructor-arg value="Hallo Welt" /></bean>...

Entspricht:

iClass2 class2 = new Class2("Hallo Welt");Class1 class1 = new Class1();Class1.setDependancy(class2);

Vorteil: Variable Parameter und Abhängigkeiten sind konfigurierbar!

(=austauschbar)

30 TIT10AIK @ WS 2012

Dependency Injection 4

» OOP Design Pattern» Einsatzgebiete nicht nur auf OOP Testing beschränkt

» Immer dann ideal, wenn direkte Abhängigkeiten vermieden werden sollen

31 TIT10AIK @ WS 2012

Werkzeug JUnit

» In Eclipse und NetBeans» Ohne Eclipse:

» http://www.junit.org/» In Eclipse das JUnit-Library einbinden» Projekt-Properties» Java Build Path» Libraries

32 TIT10AIK @ WS 2012

Testfall erstellen

» Neue (Test-)Klasse erstellen » vorzugsweise in einem separaten Package für unit-tests

» Neue Methode erstellen, die einen Test durchführt

» Methode mit der Annotation @org.junit.Test versehen

» Package Explorer:» Rechtsklick auf Klasse» Run as» JUnit test

33 TIT10AIK @ WS 2012

Aufbau eines Tests

package unittest.test;

public class SimpleTest {

@org.junit.Test public void testcase() { // … }

}

Testklasse

Test-Methode

Test-Code

34 TIT10AIK @ WS 2012

Assertions

» Die Klasse org.junit.Assert bietet statische Funktionen, um Tests durchzuführen» Assert.assertTrue( boolean )

» Test bestanden, wenn der übergebene Wert true ist» Assert.assertFalse( boolean )

» Test bestanden, wenn der übergebene Wert false ist» Assert.assertEquals( Object, Object )

» Test bestanden, wenn beide übergebene Objekte „gleich“ sind (Bsp.: Strings mit gleichem Inhalt)

» Assert.assertSame( Object, Object )» Test bestanden, wenn es sich bei den übergebenen Objekten und die selbe Instanz handelt

» Assert.assertNotNull( Object )» Test bestanden, wenn das übergebene Objekt nicht null ist

35 TIT10AIK @ WS 2012

Beispiel-Testfallpackage unittest.test;

import org.junit.Assert;

public class SimpleTest {

@org.junit.Test public void testcase() { Assert.assertTrue( Math.PI > 3 ); // will succeed }

@org.junit.Test public void badTestcase() { Assert.assertTrue( Math.PI < 3 ); // bound to fail }

}

36 TIT10AIK @ WS 2012

Ausführen des Tests

Start des Testvorgangs

37 TIT10AIK @ WS 2012

Test-Ergebnisse

Indiziert, dass alle Testfälle erfolgreich waren

Ein Testfall ist fehlgeschlagen

38 TIT10AIK @ WS 2012

setUp & tearDown

» Benötigen alle Tests einer Testklasse gemeinsame Ressourcen, können diese in einer setUp-Methode alloziert werden» Dazu wird die Methode mit der Annotation @org.junit.Before versehen

» Ressourcen, die in der setUp-Methode alloziert werden, können in der tearDown-Methode wieder freigegeben werden» Die Methode wird mit der Annotation @org.junit.After versehen

» Die beiden Methoden werden vor und nach jedem Test ausgeführt

@org.junit.Before public void setUp(){ this.dbconnection.open();}

@org.junit.After public void tearDown() { this.dbconnection.close();}

@org.junit.Test public void testcase1(){ this.dbconnection.…; }

@org.junit.Test public void testcase2(){ this.dbconnection.…; }

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Einfachere Annotations

» Durch den Import von org.junit.* bzw. den benötigten Elementen kann man auf die Paketnamen verzichten

import org.junit.*;

class MyTest{

@Before public void setUp(){ … }

@Test public void testcase1() { … }

}

40 TIT10AIK @ WS 2012

Exceptions

» Exceptions, die während des Tests auftreten werden von JUnit abgefangen und bei der Auswertung als Fehler ausgewiesen

» Möchte man explizit testen, ob eine spezielle Exception geworfen wird, kann man das durch die Erweiterung der Annotation erreichen:

@Test(expected= [Exception-Name].class)

@Test(expected= IndexOutOfBoundsException.class) public void testException(){ new ArrayList<Object>().get(0); // wirft Exception}

Beispiel:

41 TIT10AIK @ WS 2012

[Tools] Code-Coverage

» Analysieren, welche Code-Stellen durch Unit-Tests bereits abgedeckt sind

» Einfaches Auffinden von ungetestetem Code» „Nur getesteter Code kann als funktionsfähig angesehen werden!“

» Beispiel: Clover