xUnit Test Patterns - Chapter19

Chapter 19.
xUnit Basic
Patterns

● Test Definition
● Test Method
– Four-Phase Test
● Assertion Method
– Assertion Message
● Testcase Class
● Test Execution
● Test Runner
● Testcase Object
● Test Suite Object
● Test Discovery
● Test Enumeration
● Test Selection

How It Works(1)
● テストコードってどこに書くの?
● ひとつひとつのテスト毎にメソッド (Test Method) にし
てクラスに配置しましょう
● How It Works
● 各テストをメソッド/手続き/関数のかたちで Four-
Phase(358) の実装を行い、Fully Automated Test と
する。
● 大事なのは、 assertion を書いて自己テストコード
(Self-Checking Test:26) とすること

How It Works(2)
● Test Method には標準 Template がある
● Simple Success Test
– 正常系のテスト。 Fixture setup から result verification ま
で一本道
● Expected Exception Test
– 例外系のテスト
● Constructor Test
– オブジェクトを作成し属性をテストするだけのテスト

Why We Do This
● 手続き型言語の場合
● Test Method をファイルやモジュールに書く
● オブジェクト指向言語の場合
● Test Method を Testcase Class(373) の中に書
き、Test Discovery(393) や Test Enumeration(399)
を使って Test Method を Testcase Object(382) とし
てインスタンス化する
● 標準 template に従うことでテストを読みやすくシンプ
ルにし、 SUT の動くドキュメントとすることができる

Implementation Notes
● どう仕組みを実装する?
● Static method として実装し呼び出しを列挙する
– テスト結果を集めたりする共通化がやりにくい
● Test Method 一つ一つに対応する Test Suite
Object(387)をつくる
– Test Discovery や Test Enumaration でインスタンス化する
場合に便利
● 静的型付け言語の場合はメソッドに “throws
Exception” などを書かなければならない
– コンパイラに対して「この例外は Test Runner が処理するよ」
という意思表示になる
● 殆どの Test Method は3パターンに分類できる

Simple Success Test
● ソフトウェアには正常系 “happy path” があ
る。Simple Success Test はそれを書く
● SUT をインスタンス化して叩き、結果を assert
– 言い換えると、 Four-Phase に則ったテストを書く
● 例外はキャッチせず、 Test Automation Framework ま
で貫通させる
– テストの中で例外を扱うと Obscure Test や誤解のもと
– Tests as Documentation の原則を思い出そう
– Try-catch を書かない利点は他にもあって、 Test
Automation Framework が例外発生行を特定しやすくなる
こと

Simple Success Test のダメな例

public void testFlightMileage_asKm() throws Exception {
//set up fixture
Flight newFlight = new Flight(validFlightNumber);
try {
//exercise SUT
newFlight.setMileage(1122);
　　　
//verify results
int actualKilometres = newFlight.getMileageAsKm();
int expectedKilometres = 1810;
//verify results
assertEquals( expectedKilometres, actualKilometres);
} catch (InvalidArgumentException e) {
fail(e.getMessage());
} catch (ArrayStoreException e) {
fail(e.getMessage());
}
}

不要な try/catch

Simple Success Test の良い例

//set up fixture
//exercise mileage translator
　　　
//verify results
}

xUnit は unexpected exception を
失敗として扱えるので、
throws Exception しておけばよい

Expected Exception Test (1)
● 多くの不具合は正常系以外のパスに潜む。特に例
外系のシナリオ。それは、
● Untested Requirements (268) や、
● Untested Code (268) であったりするため
● Expected Exception Test はわざと SUT が例外
を出すようなテストを書き、きちんと例外が出ること
を調べる
● 例外の中身も調べたいときは Equality Assertion で調
べる
● 例外が出なかったときは fail メソッドなどでテストを失
敗させる

● 想定される (expected) 例外には、テストを書いた
ほうがよい
● 再現が難しいが、出るかもしれない (might raise)
例外には、テストを書かなくてよい
● (★ ネットワーク障害とか、 Disk full とか)
● そういう例外は Simple Success Test の失敗として現
れるため
● もしそういう例外もテストしたいなら、 Test Stub から例
外を発生させてテストする

● 例外をテストするときの仕組み
● JUnit 3.x
– ExpectedException クラスを継承させる (?)
● 小さいテストクラスが沢山できるし、あまり旨味は無い
● JUnit 4.x, NUnit
– Test Method の annotation/attribute に書く
● Block のある言語 (Smalltalk, Ruby, …)
– Block で例外が発生するか調べるテストを書ける

Expected Exception Test のダメな例

public void testSetMileage_invalidInput() throws Exception {
//set up fixture
//exercise SUT
　　　
newFlight.setMileage(-1122); //invalid
//how do we verify an exception was thrown?
}

想定された例外なのにテストが失敗してしまう

Expected Exception Test の良い例

public void testSetMileage_invalidInput()throws Exception {
//set up fixture
try {
　　　
//exercise SUT
newFlight.setMileage(-1122);
fail("Should have thrown InvalidInputException");
} catch(InvalidArgumentException e) {
//verify results
assertEquals( "Flight mileage must be positive", e.getMessage());
}
}

想定される例外を catch する
例外が出なかった場合は fail させる

Expected Exception Test の特殊例?
public void testSetMileage_invalidInput2() throws Exception {
//set up fixture
try {
//exercise SUT
　　　
//cannot fail() here if SUT throws same kind of exception
} catch(AssertionFailedError e) {
//verify results
return;
}
}

Fail メソッドが投げる例外と同じ例外を SUT が投げる場合にはこう書くしかない !?

Method Attribute を使った EET
[Test]
[ExpectedException(typeof( InvalidArgumentException),
"Flight mileage must be > zero")]
public void testSetMileage_invalidInput_AttributeWithMessage() {
//set up fixture
　　　
//exercise SUT
}

Block を使った EET
Smalltalk:

testSetMileageWithInvalidInput
self
should: [Flight new mileage: -1122]
raise: RuntimeError new 'Should have raised error'

Ruby:

def testSetMileage_invalidInput
flight = Flight.new()
assert_raises( RuntimeError, "Should have raised error") do
flight.setMileage(-1122)
end
end

Rspec でやってみる
describe Flight do
before do
@flight = Flight.new
end

it "Should have raised error" do
lambda {
}.should_raise(RuntimeError)
end

end

Constructor Test
● Fixture Setup phase で作成されたオブジェクトが
正しく作成されているかを各 Test Method で調べ
ていると Test Code Duplication (213) がひどく
なる
● オブジェクト作成のテストだけ別の Test Method にす
ることで他のテストをシンプルにすることができる
● Defect Localication にもなる
– 各属性の Test Method を分けるとさらに Defect
Localization
● Constructor Test は Simple Success Test の形をと
る場合もあるし、 Expected Exception Test の形をと
る場合もある

Dependency Initialization Test
● Constructor Test の亜種
● 置き換え可能な依存があるオブジェクトがある場
合、本番環境では本物の依存オブジェクトが参照さ
れることをテストする
● ふつうの Constructor Test と分けて管理した方
がよい

Constructor Test のダメな例
public void testFlightMileage_asKm2() throws Exception {
//set up fixture
//exercise constructor
//verify constructed object
assertEquals(validFlightNumber, newFlight.number);
assertEquals("", newFlight.airlineCode);
assertNull(newFlight.airline);
//set up mileage 　　　
//verify results
//now try it with a canceled flight
newFlight.cancel();
try {
newFlight.getMileageAsKm();
fail("Expected exception");
} catch (InvalidRequestException e) {
assertEquals( "Cannot get cancelled flight mileage", e.getMessage());
}
}
いろいろやりすぎでピントがあっていない
Eager Test

Constructor Test の良い例1 正常系
public void testFlightConstructor_OK() throws Exception {
//set up fixture
//exercise SUT
//verify results
assertEquals(　　　
validFlightNumber, newFlight.number );
assertEquals( "", newFlight.airlineCode );
assertNull( newFlight.airline );
}

Constructor Test の良い例2 異常系
public void testFlightConstructor_badInput() {
//set up fixture
BigDecimal invalidFlightNumber = new BigDecimal(-1023);
//exercise SUT
try {
Flight newFlight = new Flight(invalidFlightNumber);
　　　
fail("Didn't catch negative flight number!");
} catch (InvalidArgumentException e) {
//verify results
assertEquals( "Flight numbers must be positive", e.getMessage());
}
}

Constructor Test があると他のテストの
ピントがはっきりする
//set up fixture
　　　
//verify results
}

インスタンス化直後の assertion は不要

Four-Phase Test
● 良いテストには4つの Phase がある
● Setup
● Exercise
● Verify
● Teardown
● ワンパターン = テストの読みやすさ = Tests as
Documentation
● Test Method の中身はテスト内容に集中すべし

Four-Phase Test
● どう setup/teardown する?
● Testcase Class per Class または Testcase Class
per Feature の場合
– In-line Setup
– Garbase-Collected Teardown または In-line Teardown
● Testcase per Fixture の場合
– Implicit Setup
● 例えば setUp メソッド
– Implicit Teardown
● 例えば tearDown メソッド

例: Four-Phase Test (In-line)

public void testGetFlightsByOriginAirport_NoFlights_inline() throws Exception {
//Fixture setup
NonTxFlightMngtFacade facade =new NonTxFlightMngtFacade();
BigDecimal airportId = facade.createTestAirport("1OF");
try {
//Exercise system
List flightsAtDestination1 =
facade.getFlightsByOriginAirport(airportId);
//Verify outcome
assertEquals( 0, flightsAtDestination1.size() );
} finally {
//Fixture teardown
facade.removeAirport(airportId );
}
}

例: 4PT (Implicit Setup/Teardown)
NonTxFlightMngtFacade facade = new NonTxFlightMngtFacade();
private BigDecimal airportId;

protected void setUp() throws Exception {
//Fixture setup
super.setUp();
airportId = facade.createTestAirport("1OF");
}

public void testGetFlightsByOriginAirport_NoFlights_implicit() throws Exception {
//Exercise SUT
List flightsAtDestination1 = facade.getFlightsByOriginAirport(airportId);
//Verify outcome
assertEquals( 0, flightsAtDestination1.size() );
}

protected void tearDown() throws Exception {
//Fixture teardown
facade.removeAirport(airportId);
super.tearDown();
}

Assertion Method
● どうやってテストに自己チェックさせるか
● ユーティリティメソッドを呼ぶことで望んだ結果になった
かどうかの評価をすればいい
● Fully Automated Tests(26)の肝は、テストをSelf-
Checking Tests(26)にすること
● そのためには期待する結果を表現し、自動でチェックす
ることが必要
● Assertion Method は期待する結果を表現し、
● コンピュータにとっては実行可能に
● 人間には Tests as Documentation(23) になる。

Why We Do This
● 期待する結果を Conditional Test Logic(200)で
表現すると…
● 饒舌に過ぎ、読むのも理解するのも難しい
● Test Code Duplication(213)が発生しやすい
● Buggy Test(260)も発生しやすい
● Assetion Method はこの問題を…
● 再利用性の高い Test Utility Methods(599)に複雑さ
を移すことにより解決する
● そのメソッドの正しさは Test Utility Tests(599)でテス
トすることも可能

まずはひどい例から
if (x.equals(y)) {
throw new AssertionFailedError(
"expected: <" + x.toString() +
"> but found: <" + y.toString() + ">");
} else { // Okay, continue
// ...
}

// 上の例では NPE が発生するのでガード節を入れてみると…
　　　
if (x == null) { //cannot do null.equals(null)
if (y == null ) { //they are both null so equal
return;
} else {
"expected null but found: <" + y.toString() +">");
}
} else if (!x.equals(y)) { //comparable but not equal!
"expected: <" + x.toString() +
"> but found: <" + y.toString() + ">");
} //equal

JUnit はこうリファクタリングした
/**
* Asserts that two objects are equal. If they are not,
* an AssertionFailedError is thrown with the given message.
*/
static public void assertEquals(String message,
Object expected,
Object actual) {
if (expected == null &&actual == null)
return; 　　　
if (expected != null && expected.equals(actual))
return;
failNotEquals(message, expected, actual);
}

---------------------------------

assertEquals( x, y ); // 呼び出し側はこれだけ!!

● 全ての xUnit ファミリーは Assetion Method を備
えているが、考えるべきことはある
● Assertion Method をどうやって呼ぶか
● 最適な Assertion Method をどう選ぶか
● Assertion Message(370) に何を書くか

Calling Built-in Assertion Methods
● Test Method(348) からテストフレームワーク組み
込みで提供されている Assertion Method を呼ぶ
には…
● フレームワークが提供する Testcase Superclass(638)
を継承する (JUnit タイプ)
● グローバルクラス/モジュールを完全修飾名で呼び出す
(NUnit タイプ)
● Mixin (Test::Unit タイプ)
● マクロ (CppUnit タイプ)

Assertion Messages
● テスト失敗時の出力に含めるメッセージ
● どのテストが失敗したかをわかりやすくする
– Assertion Roulette 参照
● 省略可能な引数として Assertion Method に渡すかた
ちが多い
● テスト失敗時に「なぜ失敗したか」の情報が多けれ
ばデバッグは容易になる
● 正しい Assertion Method を選ぶことはエラー時のメッ
セージ出力を適切にする意味でも重要
● 問題なのは、 Assertion Message の引数の順番
が xUnit 毎にブレていること

Choosing the Right Assertion
● Assertion Method には二つのゴールがある
● 期待しない結果のときにはテストを失敗させること
● SUT がどう振る舞うかのドキュメントになること
● これらのゴールを満たすため、最適な Assertion
Method を選ぶことが重要になる
● Assertion Method には以下のカテゴリがある
● Single-Outcome Assertions
● Stated Outcome Assertions
● Expected Exception Assertions
● Equality Assertions
● Fuzzy Equality Assertions

Equality Assertion
● 結果が期待値と等価かどうかを調べる
● もっとも使われる Assertion Method
● 引数の順番は規約としては expected, actual の
順番
● 順番は失敗時のメッセージに関係するので重要
● ★この順番でない xUnit もある。(NUnit とか)
● ★自分の使う Equality Assertion の順を覚えよう
● 内部では等価性を調べるメソッドが呼ばれる
● Java では equals とか
● SUT ごと調べたい場合は Test-Specific Subclass

Equality Assertion いろいろ
assertEquals( expected, actual ); // since JUnit3.x

assertThat( actual, is(expected) ); // since JUnit 4.4

Assert.AreEqual( actual, expected ); // NUnit

is( actual, expected ); // Test::Simple (Perl)

equals( actual, 　　　
expected ); // QUnit

actual.should == expected // Rspec

Fuzzy Equality Assertion
● 結果と期待値との完全な一致が難しい場合
● 浮動小数点をあつかうとき
● 期待値と完全一致させるには結果に本質的でない不要
なゴミが多いとき (XML の空白ノードとか)

assertEquals( 3.1415, diameter/2/radius, 0.001);

assertEquals( expectedXml, actualXml, elementsToCompare );

Stated Outcome Assertion
● 期待値を渡す必要がないとき
● Conditional Test Logic を避けるためのガード節
としても使える

assertNotNull(a );

assertTrue(b > c );

assertNonZero(b );

Expected Exception Assertion
● ブロックやクロージャを備えている言語は発生する
であろう例外をパラメータとして渡す Assertion
Method が使える

self
should: [Flight new mileage: -1122]
raise: RuntimeError new 'Should have raised error'

assert_raises( RuntimeError,
"Should have raised error")
{ flight.setMileage(-1122) }

assert_raises( RuntimeError, "Should have raised error")do
end

Single-Outcome Assertion
● 常に同じ振る舞いをする Assertion Method
● 例えば fail メソッド
● 使われる状況
● まだ完成していないテスト Unfinished Test Assertion を示す
● Expected Exception Test の中の try/catch ブロックで使う

fail( "Expected an exception" );

unfinishedTest();

Single-Outcome Assertion の例

public void testSetMileage_invalidInput()throws Exception {
//set up fixture
try {
　　　
//exercise SUT
} catch(InvalidArgumentException e) {
//verify results
}
}

想定される例外を catch する
例外が出なかった場合は fail させる

Assertion Message
● どの Assertion Method が落ちたか知りたい
● Assertion Method 毎にメッセージ引数を渡す
● テスト失敗時の出力に含めるメッセージ
● どのテストが失敗したかをわかりやすくする
– Assertion Roulette 参照
● 省略可能な引数として Assertion Method に渡すかた
ちが多い

When to Use It
● 二つの学派(School)がある
● テスト駆動派 (Test drivers) と、その他派
● テスト駆動派
● “single assertion per Test Method”
● Test Method に Assertion Method がひとつしかな
いので、どの Assertion Method が落ちたかは自明。
故に Assertion Message は不要。
● その他派
● ひとつの Test Method に複数 Assertion Method が
あるので、 Assertion Message を使いたくなる

● Assertion Message に何を書くべきか
● Assertion-Identifying Message
● Expectation-Describing Message
● Argument-Describing Message

Assertion-Identifying Message
● 同種の Assertion Method が複数ある場合にどれ
が失敗したか分かりにくい
● Assertion Method 毎に違う文字列を渡して識別する
● 識別に使う文字列の例
● Assertion Method に使う変数名
– 名前に悩む必要がないので便利かも
● 単なる連番
– テストコードを読まないと結局どこが失敗したかわからなかっ
たりする

Expectation-Describing Message
● テストが失敗した時に「実際何が起こったか」はわ
かる。だが「何が起こるべきだったか」はわからな
い。
● テストコード内にコメントを書く手もある
● もっと良いのは Assertion Message に期待値の
説明を書くこと
● Equality Assertion の場合は自動でやってくれるので
必要無し
● Stated Outcome Assertion の場合は入れなければ
わからない

Argument-Describing Message
● いくつかの Assertion Method は失敗時の出力が
不親切
● 特に Stated Outcome Assertion
– assertTrue(式) とか
– 失敗したのはわかるが、どんな式が失敗したのかわからない
– 式を Assertion Message に含めてしまう手がある

Argument-Describing Messageの例

assertTrue( "Expected a > b but a was '" + a.toString() +
"' and b was '" + b.toString() + "'", a.gt(b) );

assertTrue( "Expected b > c but b was '" + b.toString() +
"' and　　　 '" + c.toString + "'", b > c ); }
c was

ご清聴
ありがとう
ございました

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