Kiểm thử bằng Java: Các phương pháp thực hành, công cụ và mẹo tốt nhất dành cho nhà phát triển

Phát triển phần mềm là một quá trình đòi hỏi khắt khe, đặt ra cho các kỹ sư nhiều thách thức, bao gồm việc đảm bảo rằng hệ thống họ đang xây dựng không chỉ hoạt động bình thường mà còn tuân thủ các yêu cầu pháp lý và tiêu chuẩn cụ thể của ngành trong khi vẫn linh hoạt và tiết kiệm chi phí.

Để đáp ứng tất cả các tiêu chí trong môi trường sản xuất ngày càng tăng tốc, các nhà phát triển dựa vào thử nghiệm phần mềm, đây là một trong những chìa khóa để đi trước tiến bộ của ngành. Trong bài viết này, tôi sẽ thảo luận về lý do tại sao việc kiểm thử lại cần thiết cũng như các phương pháp, công cụ và khung kiểm thử tốt nhất trong Java.

Tại sao thử nghiệm là cần thiết?

Kiểm thử phần mềm hỗ trợ phát hiện và giải quyết nhanh chóng tất cả các lỗi và sự cố để đảm bảo chất lượng sản phẩm trước khi đưa ra cho khách hàng, điều này rất quan trọng để đạt được sự hài lòng và tin tưởng của khách hàng.

Dưới đây là những lý do chính tại sao thử nghiệm có thể giúp phát triển phần mềm hàng đầu:

1. Kiểm thử là cách đơn giản nhất để đảm bảo rằng mã của bạn hoạt động như mong đợi. Bằng cách tạo ra nhiều kịch bản khác nhau và khẳng định kết quả mong đợi, bạn có thể đảm bảo rằng một khối mã cụ thể sẽ tạo ra kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.

Điều này đặc biệt quan trọng trong trường hợp hệ thống hiện có vì nó cho bạn biết liệu những thay đổi bạn thực hiện có làm hỏng chức năng hiện có hay không.

2. Bài kiểm tra đóng vai trò như một mạng lưới an toàn cho các kỹ sư làm việc trong môi trường hợp tác. Trong trường hợp này, nhà phát triển thường xuyên làm việc với mã mà họ không viết ngay từ đầu. Để đảm bảo rằng hành vi của mã không thay đổi (hoặc thay đổi theo kế hoạch), nhà phát triển có thể chạy các thử nghiệm hiện có để tránh các tác dụng phụ ngoài ý muốn.

Điều này giúp tránh những thay đổi không mong muốn, cũng như giúp nhà phát triển tự tin hơn và cho phép họ sửa đổi phần mềm nhanh hơn và theo cách đáng tin cậy hơn.

3. Thử nghiệm, ngoài các nhận xét và tài liệu truyền thống, còn cung cấp một dạng tài liệu hữu ích bằng cách chứng minh rõ ràng và ngay lập tức cách một chức năng hoặc phương pháp cụ thể sẽ hoạt động trong các tình huống khác nhau.

4. Kiểm thử bổ sung thêm một lớp xác minh khác, giảm sự phụ thuộc vào các nhóm Đảm bảo Chất lượng (QA), nhóm thường đóng vai trò quan trọng trong quy trình phát triển phần mềm. Bằng cách triển khai một cách khéo léo các phương pháp thử nghiệm, nhà phát triển có thể giải quyết một số lượng lớn các vấn đề tiềm ẩn trước khi mã đạt đến QA.

Điều này dẫn đến chu kỳ lặp lại ngắn hơn và cho phép QA tập trung vào các kịch bản thử nghiệm trên toàn hệ thống ở cấp độ cao hơn, thường phức tạp hơn. Và do cần ít nguồn lực QA hơn cho các giai đoạn thử nghiệm trước đó, điều này giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho công ty.

Các phương pháp thử nghiệm tốt nhất là gì?

Tốc độ chu kỳ phát triển là một trong những yếu tố nền tảng tạo nên sự thành công của dự án trong thời đại kỹ thuật số. Đây là lý do tại sao kiểm tra mã ngay khi nó được viết là một trong những cách thực hành tốt nhất trong phát triển phần mềm.

Nó cho phép bạn phát hiện và giải quyết các lỗi sớm trong quá trình phát triển, điều này tiết kiệm chi phí và hiệu quả hơn nhiều. Nếu bạn phát hiện ra vấn đề trong giai đoạn mã hóa ban đầu, rất có thể bạn sẽ chỉ cần vài phút để khắc phục nó.

Ngược lại, việc sửa một lỗi đã được đưa vào sản xuất có thể là một quá trình tốn thời gian, đặc biệt nếu nó liên quan đến các bản cập nhật phía máy khách hoặc thậm chí các thay đổi ở cấp độ hệ điều hành. Trong trường hợp này, việc sửa lỗi có thể làm giảm trải nghiệm người dùng và có khả năng gây tổn hại đến danh tiếng của công ty.

Một ví dụ điển hình về điều này, ở mức cực đoan, sẽ là một lỗi trong phần mềm của một tên lửa đã được phóng. Ngay cả khi chúng ta hiểu rằng có lỗi xảy ra khi tên lửa bắt đầu di chuyển (mã đã được đưa vào sản xuất và hiện đang được sử dụng) thì có lẽ sẽ không thể khắc phục được và tránh được hậu quả thảm khốc.

Phương pháp tiếp cận Thiết kế dựa trên thử nghiệm (TDD) đưa khái niệm thử nghiệm nhanh vào kết luận hợp lý của nó. Nó yêu cầu tạo ra các bài kiểm tra ngay cả trước khi mã thực tế được viết. Chu trình TDD điển hình bao gồm các bước sau:

1. Tạo bản thử nghiệm cho một chức năng mới. Thử nghiệm này ban đầu sẽ thất bại vì mã đáp ứng các yêu cầu của thử nghiệm chưa tồn tại.

2. Viết mã tối thiểu cần thiết để vượt qua bài kiểm tra nhằm khuyến khích các giải pháp mã đơn giản và tập trung.

3. Tái cấu trúc mã để cải thiện cấu trúc trong khi vẫn duy trì chức năng của nó.

TDD đảm bảo rằng mã được kiểm tra liên tục theo yêu cầu của nó. Hơn nữa, vì các bài kiểm tra được viết trước nên TDD đảm bảo rằng tất cả mã đều có phạm vi kiểm tra tương ứng, giảm khả năng các lỗi chưa được phát hiện lọt qua các vết nứt. Tất cả những điều này mang lại phần mềm mạnh mẽ hơn, đáng tin cậy hơn và cơ sở mã dễ bảo trì hơn.

Có những loại thử nghiệm Java nào?

Các thử nghiệm sau đây thường được sử dụng để đảm bảo quy trình thử nghiệm phần mềm hiệu quả và mạnh mẽ trong Java:

Kiểm tra đơn vị

Các thử nghiệm cơ bản này đảm bảo chức năng và độ tin cậy của từng thành phần ứng dụng Java riêng lẻ. Trong quá trình kiểm thử đơn vị, các phần phụ thuộc hoặc các lớp khác thường được "mô phỏng" để đảm bảo các thành phần riêng biệt được tách biệt để chỉ tập trung vào đơn vị được kiểm thử.

Kiểm thử đơn vị là một trong những loại kiểm thử phổ biến nhất trong ứng dụng vì chúng bao gồm phần lớn các tình huống và trường hợp phức tạp, đồng thời có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng.

Trong Java, một bộ công cụ, mỗi công cụ phục vụ một mục đích cụ thể, hỗ trợ việc thực hiện các bài kiểm tra đơn vị. JUnit là khung thử nghiệm chính của Java, cung cấp các chú thích và xác nhận để xác định và xác thực các phương pháp thử nghiệm.

Mockito, một khung mô phỏng, rất hữu ích khi cần mô phỏng và tách biệt các phần phụ thuộc bên ngoài. Nó hoạt động song song với JUnit, với các trình chạy và chú thích cụ thể được thiết kế để giúp việc mô phỏng trong các bài kiểm tra JUnit trở nên dễ dàng hơn.

Hamcrest cung cấp một bộ sưu tập các công cụ so khớp mang tính biểu cảm để mang lại nhiều xác nhận mang tính mô tả hơn. Khi mô phỏng tiêu chuẩn tỏ ra không phù hợp, đặc biệt với các phương thức tĩnh hoặc các lớp cuối cùng, PowerMock cung cấp các khả năng nâng cao.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nếu mã yêu cầu mô phỏng các phương thức tĩnh hoặc các lớp cuối cùng, thì có thể nên cấu trúc lại nó để nâng cao khả năng kiểm tra, chẳng hạn như giới thiệu tính năng chèn phụ thuộc và mô phỏng các lệnh gọi phương thức cá thể, thay vì dựa vào static/ các lớp và hàm tiện ích.

Kiểm tra tích hợp

Sau khi đảm bảo rằng các thành phần ứng dụng riêng biệt hoạt động bình thường, các thử nghiệm để xem cách chúng tương tác với nhau trong một hệ thống tích hợp sẽ được thực hiện. Các thử nghiệm này phức tạp hơn thử nghiệm đơn vị do phạm vi của chúng.

Tuy nhiên, chúng ít phổ biến hơn: chúng có thể thử nghiệm một số tình huống cụ thể và đôi khi là một số trường hợp nguy hiểm.

Do sự phức tạp của việc thiết lập và chạy thử nghiệm tích hợp trong Java nên thường cần có các công cụ và khung chuyên dụng. JUnit, được sử dụng rộng rãi để thử nghiệm đơn vị, có thể đóng vai trò là nền tảng cho các thử nghiệm tích hợp do các chú thích và xác nhận có thể thích ứng của nó và có thể được sử dụng cùng với Mockito.

Spring Test rất cần thiết cho các ứng dụng dựa trên Spring, cung cấp môi trường ổn định cho thử nghiệm tích hợp chính hãng. Đối với các ứng dụng dựa trên Spring, chú thích @RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class) có thể được sử dụng để hiển thị bối cảnh ứng dụng trong quá trình thử nghiệm.

Kiểm tra đầu cuối (E2E)

Những thử nghiệm này, còn được gọi là thử nghiệm chấp nhận, rất cần thiết để xác nhận rằng toàn bộ ứng dụng hoặc hệ thống hoạt động bình thường. Họ cung cấp sự hiểu biết toàn diện về cách hệ thống hoạt động, từ giao diện người dùng đến các quy trình phụ trợ phức tạp.

Tầm quan trọng của chúng bắt nguồn từ khả năng có một không hai trong việc tái tạo các tương tác của người dùng trong đời thực, xác thực từng bước và đảm bảo hoạt động trơn tru của các quy trình kinh doanh quan trọng. Các thử nghiệm E2E phức tạp hơn và ít phổ biến hơn các thử nghiệm đơn vị và tích hợp, xác thực các luồng người dùng chính thay vì các trường hợp góc.

Về bản chất, họ kiểm tra toàn bộ hệ thống, đảm bảo với các nhà phát triển và các bên liên quan rằng mã đã hoàn toàn sẵn sàng để đưa vào sản xuất.

Thử nghiệm E2E trong Java yêu cầu một môi trường giống như môi trường sản xuất, hoàn chỉnh với dữ liệu thử nghiệm cụ thể mô phỏng các tình huống trong thế giới thực. Thật khó để chọn một công nghệ để đề xuất vì thử nghiệm E2E phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của dịch vụ đang được thử nghiệm và các nguồn lực bên ngoài.

Tuy nhiên, các thư viện như Unirest có thể được sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thử nghiệm API REST của dịch vụ và các phần phụ thuộc bên ngoài, như cơ sở dữ liệu hoặc hàng đợi, có thể bị mô phỏng với sự trợ giúp của hình ảnh Docker cục bộ.

Kiểm tra giao diện người dùng

Loại thử nghiệm này là bắt buộc đối với các ứng dụng có giao diện người dùng. Kiểm tra giao diện người dùng, thường tốn nhiều thời gian nhất để viết và chạy, đảm bảo rằng các thành phần hướng tới người dùng của ứng dụng hoạt động như dự kiến, cung cấp cả chức năng và trải nghiệm tích cực cho người dùng.

Bản chất của các thử nghiệm này là khả năng xác thực các tương tác của người dùng, các yếu tố hình ảnh và quy trình tổng thể, đảm bảo rằng phần mềm đáp ứng các yêu cầu thiết kế và không có lỗi.

Selenium là công cụ thực tế để kiểm tra giao diện người dùng trong Java. Nó cho phép các nhà phát triển mô phỏng các tương tác của người dùng trong thế giới thực và xác thực hành vi của giao diện người dùng bằng cách tự động hóa các hoạt động của trình duyệt.

Mặc dù JUnit chủ yếu được sử dụng để hợp lý hóa các bài kiểm tra đơn vị, nhưng nó cũng cung cấp một cài đặt quen thuộc để cấu trúc các bài kiểm tra giao diện người dùng khi kết hợp với Selenium.

Kim tự tháp thử nghiệm

Tất cả các loại thử nghiệm nói trên đều có thể được sử dụng để tạo ra sự thể hiện trực quan về sự phân bổ lý tưởng của các loại thử nghiệm, được gọi là Kim tự tháp thử nghiệm. Nền tảng của nó bao gồm nhiều đơn vị nhanh chóng. Khi tiến dần lên kim tự tháp, bạn sẽ gặp phải các thử nghiệm phức tạp và tốn thời gian hơn, chẳng hạn như thử nghiệm tích hợp, thử nghiệm từ đầu đến cuối và giao diện người dùng.

Source: https://hackernoon.com/testing-in-java-best-practices-tools-and-tips-for-developers