13 | 先写测试，就是测试驱动开发吗？

Jan 28, 2019

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13 | 先写测试，就是测试驱动开发吗？

2019-01-28 郑晔来自北京

《10x程序员工作法》

课程介绍

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讲述：郑晔

时长13:16大小12.16M

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你好，我是郑晔。
在上一讲中，我向你说明了为什么程序员应该写测试，今天我准备与你讨论一下程序员应该在什么阶段写测试。
或许你会说，写测试不就是先写代码，然后写测试吗？没错，这是一个符合直觉的答案。但是，这个行业里确实有人探索了一些不同的做法。接下来，我们就将进入不那么直觉的部分。
既然自动化测试是程序员应该做的事，那是不是可以做得更极致一些，在写代码之前就把测试先写好呢？
有人确实这么做了，于是，形成了一种先写测试，后写代码的实践，这个实践的名字是什么呢？它就是测试先行开发（Test First Development）。
我知道，当我问出这个问题的时候，一个名字已经在很多人的脑海里呼之欲出了，那就是测试驱动开发（Test Driven Development），也就是大名鼎鼎的 TDD，TDD 正是我们今天内容的重点。
在很多人看来，TDD 就是先写测试后写代码。在此我必须澄清一下，这个理解是错的。先写测试，后写代码的实践指的是测试先行开发，而非测试驱动开发。
下一个问题随之而来，测试驱动开发到底是什么呢？测试驱动开发和测试先行开发只差了一个词：驱动。只有理解了什么是驱动，才能理解了测试驱动开发。要理解驱动，先来看看这两种做法的差异。
测试驱动开发学习 TDD 的第一步，是要记住 TDD 的节奏：“红 - 绿 - 重构”。
红，表示写了一个新的测试，测试还没有通过的状态；绿，表示写了功能代码，测试通过的状态；而重构，就是再完成基本功能之后，调整代码的过程。
这里说到的“红和绿”，源自单元测试框架，测试不过的时候展示为红色，通过则是绿色。这在单元测试框架形成之初便已经约定俗成，各个不同语言的后代也将它继承了下来。
我们前面说过，让单元测试框架流行起来的是 JUnit，它的作者之一是 Kent Beck。同样，也是 Kent Beck 将 TDD 从一个小众圈子带到了大众视野。
考虑到 Kent Beck 是单元测试框架和 TDD 共同的贡献者，你就不难理解为什么 TDD 的节奏叫“红 - 绿 - 重构”了。
测试先行开发和测试驱动开发在第一步和第二步是一样的，先写测试，然后写代码完成功能。二者的差别在于，测试驱动开发并没有就此打住，它还有一个更重要的环节：重构（refactoring）。
也就是说，在功能完成而且测试跑通之后，我们还会再次回到代码上，处理一下代码上写得不好的地方，或是新增代码与旧有代码的重复。因为我们第二步“绿”的关注点，只在于让测试通过。
测试先行开发和测试驱动开发的差异就在重构上。
很多人通过了测试就认为大功告成，其实，这是忽略了新增代码可能带来的“坏味道（Code Smell）”。
如果你真的理解重构，你就知道，它就是一个消除代码坏味道的过程。一旦你有了测试，你就可以大胆地重构了，因为任何修改错误，测试会替你捕获到。
在测试驱动开发中，重构与测试是相辅相成的：没有测试，你只能是提心吊胆地重构；没有重构，代码的混乱程度是逐步增加的，测试也会变得越来越不好写。
因为重构和测试的互相配合，它会驱动着你把代码写得越来越好。这是对“驱动”一词最粗浅的理解。
测试驱动设计接下来，我们再来进一步理解“驱动”：由测试驱动代码的编写。
许多人抗拒测试有两个主要原因：第一，测试需要“额外”的工作量。这里我特意把额外加上引号，因为，你也许本能上认为，测试是额外的工作，但实际上，测试也应该是程序员工作的一部分，这在上一篇文章中我已经讲过。
第二，很多人会觉得代码太多不好测。之所以这些人认为代码不好测，其中暗含了一个假设：代码已经写好了，然后，再写测试来测它。
如果我们把思路反过来，我有一个测试，怎么写代码能通过它。一旦你先思考测试，设计思路就完全变了：我的代码怎么写才是能测试的，也就是说，我们要编写具有可测试性的代码。用这个角度，测试是不是就变得简单了呢？
这么说还是有些抽象，我们举个写代码中最常见的问题：static  方法。
很多人写代码的时候喜欢使用 static 方法，因为用着省事，随便在哪段代码里面，直接引用这个 static 方法就可以。可是，一旦当你写测试的时候，你就会发现一个问题，如果你的代码里直接调用一个 static  方法，这段代码几乎是没法测的。尤其是这个 static 方法里面有一些业务逻辑，根据不同业务场景返回各种值。为什么会这样？
我们想想，常见的测试手法应该是什么样的？如果我们在做的是单元测试，那测试的目标应该就是一个单元，在这个面向对象作为基础设施流行的时代，这个单元大多是一个类。测试一个类，尤其是一个业务类，一般会涉及到一些与之交互的类。
比如，常见的 REST 服务三层架构中，资源层要访问服务层，而在服务层要访问数据层。编写服务层代码时，因为要依赖数据层。所以，测试服务层通常的做法是，做一个假的数据层对象，这样即便数据层对象还没有编写，依然能够把服务层写完测好。
在之前的“蛮荒时代”，我们通常会写一个假的类，模拟被依赖那个类，因为它是假的，我们会让它返回固定的值，使用这样的类创建出来的对象，我们一般称之为 Stub 对象。
这种“造假”的方案之所以可行，一个关键点在于，这个假对象和原有对象应该有相同的接口，遵循同样的契约。从设计上讲，这叫符合 Liskov 替换法则。这不是我们今天讨论的重点，就不进一步展开了。
因为这种“造假”的方案实在很常见，所以，有人做了框架支持它，就是常用的 Mock 框架。使用 Mock 对象，我们可以模拟出被依赖对象的各种行为，返回不同的值，抛出异常等等。
它之所以没有用原来 Stub 这个名字，是因为这样的 Mock 对象往往有一个更强大的能力：验证这个 Mock 对象在方法调用过程中的使用情况，比如调用了几次。
我们回到 static 的讨论上，你会发现 Mock 对象的做法面对 static 时行不通了。因为它跳出了对象体系，static 方法是没法继承的，也就是说，没法用一系列面向对象的手法处理它。你没有办法使用 Mock 对象，也就不好设置对应的方法返回值。
要想让这个方法返回相应的值，你必须打开这个 static 方法，了解它的实现细节，精心地按照里面的路径，小心翼翼地设置对应的参数，才有可能让它给出一个你预期的结果。
更糟糕的是，因为这个方法是别人维护的，有一天他心血来潮修改了其中的实现，你小心翼翼设置的参数就崩溃了。而要重新进行设置的话，你只能把代码重读一遍。
如此一来，你的工作就退回到原始的状态。更重要的是，它并不是你应该关注的重点，这也不会增加你的 KPI。显然，你跑偏了。
讨论到这里你已经知道了 static 方法对测试而言，并不友好。所以，如果你要想让你的代码更可测，一个好的解决方案是尽量不写 static 方法。
这就是“从测试看待代码，而引起的代码设计转变”的一个典型例子。
关于 static 方法，我再补充几点。static 方法从本质上说，是一种全局方法，static 变量就是一种全局变量。我们都知道，全局方法也好，全局变量也罢，都是我们要在程序中努力消除的。一旦放任 static 的使用，就会出现和全局变量类似的效果，你的程序崩溃了，因为别人在另外的地方修改了代码，代码变得脆弱无比。
static 是一个方便但邪恶的东西。所以，要限制它的使用。除非你的 static 方法是不涉及任何状态而且行为简单，比如，判断字符串是否为空。否则，不要写 static 方法。你看出来了，这样的 static 方法更适合做库函数。所以，我们日常写应用时，能不用尽量不用。
前面关于 static 方法是否可以 Mock 的讨论有些绝对，市面上确实有某些框架是可以 Mock static 方法的，但我不建议使用这种特性，因为它不是一种普遍适用的解决方案，只是某些特定语言特定框架才有。
更重要的是，正如前面所说，它会在设计上将你引到一条不归路上。
如果你在自己的代码遇到第三方的 static 方法怎么办，很简单，将第三方代码包装一下，让你的业务代码面对的都是你自己的封装就好了。
以我对大多数人编程习惯的认知，上面这个说法是违反许多人编程直觉的，但如果你从代码是否可测的角度分析，你就会得到这样的结论。
先测试后写代码的方式，会让你看待代码的角度完全改变，甚至要调整你的设计，才能够更好地去测试。所以，很多懂 TDD 的人会把 TDD 解释为测试驱动设计（Test Driven Design）。
还有一个典型的场景，从测试考虑会改变的设计，那就是依赖注入（Dependency Injection）。
不过，因为 Spring 这类 DI 容器的流行，现在的代码大多都写成了符合依赖注入风格的代码。原始的做法是直接 new 一个对象，这是符合直觉的做法。但是，你也可以根据上面的思路，自己推演一下，从 new 一个对象到依赖注入的转变。
有了编写可测试代码的思路，即便你不做 TDD，依然对你改善软件设计有着至关重要的作用。所以，写代码之前，请先想想怎么测。
即便我做了调整，是不是所有的代码就都能测试了呢？不尽然。从我个人的经验上看，不能测试的代码往往是与第三方相关的代码，比如访问数据库的代码，或是访问第三方服务之类的。但不能测试的代码已经非常有限了。我们将它们隔离在一个小角落就好了。
至此，我们已经从理念上讲了怎样做好 TDD。有的人可能已经跃跃欲试了，但更多的人会用自己所谓的“经验”告诉你，TDD 并不是那么好做的。
怎么做好 TDD 呢？下一讲，我会给你继续讲解，而且，我们“任务分解大戏”这个时候才开始真正拉开大幕！
总结时刻一些优秀的程序员不仅仅在写测试，还在探索写测试的实践。有人尝试着先写测试，于是，有了一种实践叫测试先行开发。还有人更进一步，一边写测试，一边调整代码，这叫做测试驱动开发，也就是 TDD。
从步骤上看，关键差别就在，TDD 在测试通过之后，要回到代码上，消除代码的坏味道。
测试驱动开发已经是行业中的优秀实践，学习测试驱动开发的第一步是，记住测试驱动开发的节奏：红——绿——重构。把测试放在前面，还带来了视角的转变，要编写可测的代码，为此，我们甚至需要调整设计，所以，有人也把 TDD 称为测试驱动设计。
如果今天的内容你只能记住一件事，那请记住：我们应该编写可测的代码。
最后，我想请你分享一下，你对测试驱动开发的理解是怎样的呢？学习过这篇内容之后，你又发现了哪些与你之前理解不尽相同的地方呢？欢迎在留言区写下你的想法。
感谢阅读，如果你觉得这篇文章对你有帮助的话，也欢迎把它分享给你的朋友。

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精选留言(38)

邵俊达
2019-04-17
最近在一个新项目中尝试使用了 TDD 有测试保驾护航是真的爽。事情是这样的，今天经过讨论要把一个模型替换掉，刚听到这个消息的时候我是崩溃的，心想这要是出 bug 怎么办，到转念一想我测试覆盖率 88% 应该还好，动手改完跑起测试，果然不过，但是只是几个叫小问题，再次运行测试绿灯！我的天，此时内心别提多么舒爽，这要是没有测试我今晚应该不用睡了，谢谢老师。最近也开始先分解任务再小步提交，这么做下来有一种很踏实的感觉，同事 review 代码也舒服很多。
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作者回复: 恭喜你，进步了！
共 3 条评论
45
行与修
2019-01-30
测试驱动不但可以写出精炼的代码，还能养成良好的编程习惯和设计思维，相辅相成。团队达到这种状态还真是不易，架子搭好了有人觉得没发挥空间，要是放开了代码又会五花八门难以测试。莫名有种担心，会不会为了测试而测试在代码里混搭着workaround 呢?
作者回复: 测试应该是什么样子，后面即将呈现，敬请期待！
14
彩色的沙漠
2019-01-30
阅读之后有了基本的认知，还需要阅读这方面的相关书籍和实践
作者回复: 更重要的是练习
9
sam
2020-07-04
学完这篇，真正了解了TDD，以前一直凭直觉理解TDD是完善测试驱动开发，现在发现最根本是驱动代码设计。
作者回复: 这回理解是对的。
7
Sudouble
2019-02-11
之前在其他领域的里也有介绍负反馈相关单位内容，各个领域之间还是有很多互通之处。软件或者其他系统一直处于熵增的状态，需要持续的保养和维护。不得不感慨大道至简啊
作者回复: 一通百通
7
西西弗与卡夫卡
2019-01-28
印象最深的几次TDD。 1. 是个CS应用，从服务端拉取数据后，根据不同状态，客户端执行不同逻辑。采用的方法是，将服务端的响应值记录，然后在测试代码里回放，不依赖服务端。修bug时，每个bug就是一个测试，测试代码里直接回放记录的服务端响应。好处是，回归非常快，而且不依赖服务端 2. 上家公司要做HA软件开发，情况很复杂，手工做测试代价很高。正好赶上docker兴起，于是就写了很多“暴力”代码（比如直接kill服务、删除服务等）测试各种场景，只留少数必须用物理机测试的场景交给人工
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作者回复: 第一个像验收测试，第二个像暴力测试。
7
红糖白糖
2019-03-10
TDD，和任务分解可以说是相辅相成。在写测试的时候，一个一个的case其实在对任务的分解，考虑每个case所要达到的目标，输入、输出，以及case与case之间的衔接。写测试的时候，我们是站在一个consumer的角度来的，考虑的是这个case的输入和输出。首先，这对于设计能力有一定的要求，其次，按照这种方式写出来的代码可用性更高。因为我们的起点是consumer 而不是provider
作者回复: 关于设计，欢迎加入《软件设计之美》。
共 2 条评论
5
又双叒叕是一年啊
2019-01-28
好感动哭了
编辑回复: 这位同学，你是认真的吗😁
3
escray
2020-06-09
之前在学习 TDD 的时候，确实忽略了“驱动”的概念，而且也有很多时候，根本驱动不起来。从测试先行开发，通过重构，成为测试驱动开发，进而成为测试驱动设计。以前似乎也忽略了重构，只注意“红-绿”的节奏，而把重构当做了测试驱动开发之外的一个动作，其实重构，或者说是小规模的重构，应该是 TDD 的应有之意。这个任务分解的模块，其实更多的讲的是 TDD，准备把《测试驱动开发》也一并读一下。
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作者回复: 《测试驱动开发》值得细细品味。
3
liu
2019-01-28
以前以为测试驱动开发只是先写测试，再开发就完了。原来还有重构。想想也对。代码第一步完成功能表达，但未经重构的代码必然存在坏味道。重构，才能使代码机构清晰，便于理解阅读
作者回复: 重构拯救代码！
共 2 条评论
3
wesleydeng
2020-03-25
对于开发者自测，有什么比较好的书籍推荐么？现在对于不同层次的测试感觉还是没有一个章法，有点乱，怎样可以提高自测的效率？
作者回复: 可以看看Kent Beck的《测试驱动开发》，还有一本《测试驱动的面向对象软件开发》（Growing Object-Oriented Software, Guided by Tests）也可以看看。
2
陈斯佳
2019-07-24
老师，运维写脚本也需要考虑测试吗？
作者回复: 我还真见过有人给运维脚本写测试。
1
楼下小黑哥
2019-01-31
以前理解的测试驱动开发，我写完测试、代码完成就结束了。看完文章，增加对重构理解。有了测试的依托，改动代码的结果也能从测试结果中看出。目前对于 TDD 还是处于理解状态，不知道如何真正的在项目工程中使用。因为项目工程往往还有很多其他调用，如rpc，数据库服务，第三方服务，不知道在这个过程如何处理。期待老师的之后文章讲解
作者回复: 终于在综合运用模块答疑这个问题。
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chaoqiang
2019-01-28
“作者回复: 你可以看一下 Martin Fowler 的《重构》（https://book.douban.com/subject/4262627/），2018年第二版的英文版也已经出版了，其中文版的译者还是第一版的译者熊节。”：重构第二版这本书期待很久了，但这本书好像目前国内购买途径还比较少，Amazon 上价格特别贵。想咨询下老师，怎么看待技术书（尤其是英文版）普遍价格高昂的现象呢，另外，针对新书有什么性价比高的途径购买呢
作者回复: 相对程序员的收入而言，书的价格其实并不贵，尤其是国内的书。其实行业中少有特别需要追的书，经典毕竟是少数，大部分经典书国内都有了。所以，如果你特别介意英文书的价格，那就等一段时间，国内就有了。如果时间是关键因素，价格就不重要了。
1
pyhhou
2019-01-25
感谢老师指点，之前没听过 TDD，但是知道 Unit Test 很重要，要随着写代码一起写，也没想过原来可以先写 test，后实现 code，这样 test 很自然地时刻存在在开发的每一个阶段。在 TDD 里面 “红——绿——重构” 中，看完老师这边文章对其中的 “红” 和 “绿” 都能理解，因为就是写 code，保证 code 可测并且能够通过所有 test，但是对这里的 “重构” 还是比较地困惑，“重构” 很重要，那么这里有没有什么方向性或者方法可言呢，因为仅仅看 “重构” 的定义，貌似和 test 没有直接的联系，test 只是保证能够更好的 “重构”，文章中只说了 “重构” 是为了消除 “冗余”，消除代码的 “坏味道”，那什么是 “冗余”，什么是 “坏味道”，具体该怎么定义 “重构” 需要解决的问题呢？还有 “重构” 怎样才能更好地执行呢？谢谢老师
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作者回复: 你可以看一下 Martin Fowler 的《重构》（https://book.douban.com/subject/4262627/），2018年第二版的英文版也已经出版了，其中文版的译者还是第一版的译者熊节。
1
Yi被注册了
2022-09-09 来自上海
日常开发正好用到了作者所说的，写完代码之后，我们一般会做单元测试，sonar跑一下检测覆盖率，另外就是结合sonar、阿里的相关开发规范，去掉一些坏味道，提升代码质量。
ifelse
2022-04-14
测试先行开发和测试驱动开发。最近实践:测试驱动开发，红-绿-重构
Geek_b662a8
2021-10-20
代码都写不完，根本没时间写测试，前一天给的需求，第二天就要程序，期间还有没完没了的杂事需要处理
闻人
2021-07-26
TDD中**驱动**的两层含义： 1. 利用测试用例驱使已实现的代码质量不断提高 2. 由于测试用例驱使我们思考如何编写具有更易测试的代码
作者回复: 这个理解不错
斯盖丸
2021-02-18
老师我有个困扰多时的问题，ETL的任务该怎么测？都是SQL语句的CRUD，语法肯定没问题，但是对最终结果表的正确性却只能每天人工核对，真的感觉又累又傻。针对这样的数据开发有什么自动测试的最佳实践吗？
作者回复: 这种给特定 SQL 写测试不是我擅长的。如果你用了特定的框架，可以去看看框架有没有提供相应的解决方案。如果要测，更直白的方案是，就是普通的数据库测试方案：给出一组数据，转换完之后去和预期比较。但这里的问题在于，你有没有对结果是什么样的有个清楚的预期。
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