در حوزه توسعه نرم‌افزار، تلاش برای ارائه نرم‌افزار با کیفیت به شیوه‌ای کارآمد، منجر به ظهور تکنیک‌های برنامه‌نویسی مختلف شده است. در این میان مفهوم TDD یا Test-Driven Development به یک سنگ بنا تبدیل شده است. این دیدگاهی جذاب در مورد توسعه نرم‌افزار را در بر می‌گیرد که تأکید زیادی بر تعریف اولیه اهداف واضح و قابل آزمایش دارد. در این مطلب از مکتوب قرار است که در رابطه با TDD در برنامه نویسی و نحوه استفاده از آن به صورت عملی توضیحاتی را ارائه دهیم. پس با ما همراه باشید.
TDD در برنامه نویسی چیست؟
قبل از عمیق شدن معنی در TDD در برنامه نویسی، روشن کردن مفهوم آن ضروری است. به زبان ساده، TDD تکنیکی محسوب می‌شود که در آن تست‌ها قبل از کد واقعی نوشته می‌شوند. این کار با فرض اصلاح کد از طریق چرخه‌ای از نوشتن یک آزمون، تولید حداقل کد برای قبولی در آزمون و اصلاح مجدد کد برای بهبود کار می‌کند. این حلقه که اغلب محور TDDیا TDD axis نامیده می‌شود، رویکردی را ارائه می‌دهد که در آن تست‌ها فرآیند توسعه ما را هدایت می‌کنند.
چرخه های TDD در توسعه نرم افزار
Red-Green-Refactor اصطلاحی است که در Test-Driven Development (TDD) برای توصیف گردش کار اولیه یا چرخه‌ای که برای تمرین TDD اساسی است، استفاده می‌شود.
این چرخه از سه مرحله اصلی تشکیل شده است:
- Red: در این مرحله با نوشتن یک تست مردود شروع می‌کنیم. این تست برای توصیف عملکرد یا بهبود جدیدی است که می‌خواهیم اجرا کنیم. از آنجایی که قبل از اجرای کد، تست را نوشته‌ایم، تست باید در این مرحله با شکست مواجه شود (اگر موفق شود، احتمالاً تست درستی انجام نمی‌دهد). مشاهده پیام‌های شکست قرمز رنگ از چارچوب تست تضمین می‌کند که یک آزمون معنادار نوشته‌ایم.
- Green: در مرحله بعد، هدف شما نوشتن حداقل کد لازم برای قبولی در آزمون است و باعث سبز شدن آزمون می‌شود. این کد لازم نیست کامل یا کارآمد باشد، فقط باید کار را انجام دهد.
- Refactor: پس از گذراندن آزمون، می‌توان کد را پاک‌سازی کرد، ساختار، خوانایی یا کارایی آن را بهبود بخشید و رفتار آن را حفظ کرد. این مرحله بخشی جدایی‌ناپذیر از TDD است که آن را ازتست‌های نوشتاری ساده متمایز می‌کند. این مرحله بر بهبود کد در حالی که به درستی کار خواهد کرد تأکید دارد.
این سه مرحله در طول فرآیند TDD در چرخه‌ها تکرار می‌شوند و توسعه نرم‌افزار را به صورت تدریجی به جلو می‌برند و در عین حال تمرکز بر کیفیت و قابلیت نگهداری را تضمین می‌کنند.
پیشنهاد مطالعه: درک مفهوم instance در برنامه نویسی و کاربردهای آن
TDD در پایتون و لاراول
TDD را می‌توان در زبان‌های برنامه نویسی مختلف از جمله پایتون و لاراول(laravel) که یک فریم ورک محبوب PHP است، اعمال کرد. به عنوان مثال، TDD در پایتون شامل استفاده از چارچوب «Unittest» داخلی Python برای نوشتن تست‌ها و سپس ساخت کدی است که این تست‌ها را برآورده می‌کند.
از سوی دیگر، لاراول که با هدف آزمایش طراحی شده است، ویژگی‌هایی مانند فایل «phpunit.xml» و متدهای کمکی مناسب برای آزمایش برنامه‌ها را ارائه می‌کند. رویکرد Laravel TDD توسعه‌دهندگان را تشویق می‌کند تا قبل از وارد شدن به پیاده‌سازی، در مورد رفتار مورد انتظار فکر کنند و پایه‌ای محکم برای قابلیت اطمینان برنامه ارائه دهد.
ارتباط بین TDD، BDD، و تست واحد
در حین بحث در مورد TDD در برنامه نویسی، مفاهیم BDD (توسعه رفتار محور | Behavior-Driven Development) و تست واحد (Unit Testing) اجتناب‌ناپذیری هستند. BDD گسترش TDD در برنامه نویسی است که بر رفتار یک برنامه کاربردی از منظر تجاری تأکید دارد. در حالی که تست TDD بر عملکرد واحدهای جداگانه نرم‌افزار تمرکز دارد، BDD بر رفتار کلی سیستم تمرکز دارد.
از طرف دیگر، تست واحد یک جنبه ضروری TDD و BDD است. تست واحد روشی برای تائید کوچک‌ترین بخش ممکن از یک برنامه کاربردی است، مانند توابع یا متدها. TDD از تست‌های واحد برای هدایت فرآیند کدگذاری و تائید اینکه کد نوشته شده مطابق انتظار عمل خواهد کرد یا نه استفاده می‌کند.
پیشنهاد مطالعه: آشنایی با مفهوم int در برنامه نویسی
چرا از TDD استفاده کنیم؟
تا اینجا فهمیدیم که TDD چیست، اما چرا باید از آن استفاده کنیم؟ استفاده از TDD در برنامه نویسی مزایای بی‌شماری دارد. ابتدا با نوشتن تست‌ها، توسعه‌دهندگان باید به وضوح آنچه را که می‌خواهند کد انجام دهد مشخص کنند که این ویژگی می‌تواند افزایش کارایی کد بسیار کمک کند.
TDD همچنین می‌تواند به یافتن و رفع اشکالات در مراحل اولیه توسعه کمک کند که می‌تواند هزینه‌های پروژه و افزایش زمان‌بندی را کاهش دهد. علاوه بر این، تأکید بر تست منظم می‌تواند منجر به یک پایگاه کد با کیفیت بالاتر و پایدارتر با اشکالات کمتر شود. این امر TDD در برنامه نویسی را به یک رویکرد ارزشمند در توسعه مدرن تبدیل می‌کند.
مثال عملی از TDD در برنامه نویسی
تصور کنید در حال نوشتن یک تابع برای اضافه کردن دو عدد در پایتون هستیم. در رویکرد TDD، ابتدا باید یک تست بنویسیم. مثال زیر این مفهوم را بیان می‌کند:
import unittest
class TestAddition(unittest.TestCase):
def test_add(self):
self.assertEqual(add(1, 2), 3)
if __name__ == '__main__':
unittest.main()اجرای این آزمایش ناموفق خواهد بود زیرا تابع «add» هنوز وجود ندارد. حال باید، حداقل کد را برای قبولی در آزمون به صورت زیر بنویسیم.
def add(a, b):
return a + bاجرای مجدد آزمون اکنون باید قبول شود. در این مرحله، تا زمانی که تست‌ها ادامه داشته باشند، می‌توانیم کد خود را مجدداً اصلاح کنیم و هر گونه بهبود لازم را انجام دهیم.
مثالی جامع برای درک مفهوم tddدر برنامه نویسی
بیایید به مثال پیچیده‌تری از TDD در برنامه نویسی پایتون بپردازیم. این مثال شامل ایجاد یک کلاس ماشین‌حساب ساده است که می‌تواند عملیات حسابی اساسی جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را انجام دهد.
پیشنهاد مطالعه: Float در برنامه نویسی چیست و چه کاربردهایی دارد؟
مرحله 1: نوشتن آزمون
ابتدا تست‌های خود را تعریف می‌کنیم. طبق اصول TDD، ما این تست‌ها را حتی قبل از شروع نوشتن کلاس ماشین‌حساب خود می‌نویسیم.
import unittest
from calculator import Calculator
class TestCalculator(unittest.TestCase):
def test_add(self):
calculator = Calculator()
self.assertEqual(calculator.add(5, 3), 8)
def test_subtract(self):
calculator = Calculator()
self.assertEqual(calculator.subtract(5, 3), 2)
def test_multiply(self):
calculator = Calculator()
self.assertEqual(calculator.multiply(5, 3), 15)
def test_divide(self):
calculator = Calculator()
self.assertEqual(calculator.divide(9, 3), 3)
if __name__ == '__main__':
unittest.main()در این کد، برای هر عملیاتی که ماشین‌حساب ما باید قادر به انجام آن باشد، یک مورد آزمایشی ایجاد می‌کنیم. ما وجود یک کلاس Calculator را با متدهای جمع، تفریق، ضرب و تقسیم فرض خواهیم کرد.
مرحله 2: اجرای آزمون و مشاهده شکست‌ها
در این مرحله، اگر تست‌ها را اجرا کنیم، همه آن‌ها با شکست مواجه می‌شوند، زیرا کلاس Calculator هنوز وجود ندارد. این مرحله « Red» در چرخه Red-Green-Refactor TDD است.
مرحله 3: نوشتن کد حداقل
حالا طبق TDD در برنامه نویسی حداقل کد لازم برای قبولی تست‌ها را می‌نویسیم. قطعه کد این مرحله چیزی شبیه به کد زیر است:
class Calculator:
def add(self, a, b):
return a + b
def subtract(self, a, b):
return a - b
def multiply(self, a, b):
return a * b
def divide(self, a, b):
return a / bکد فوق برای موفقیت در آزمون‌ها کافی است و ما را به مرحله Green میبرد.
مرحله 4: اصلاح کد
پس از گذراندن آزمون‌ها می‌توانیم کد خود را مجدداً تنظیم کنیم. در این مرحله، کد ما کاملاً تمیز است، بنابراین نیازی به Refactoring عمده نیست. اما اگر کد پیچیده‌تری داشتیم، ممکن است به دنبال راه‌کارهایی برای کاهش تکرار یا بهبود خوانایی باشید.
پیشنهاد مطالعه: API در برنامه نویسی چیست و چه کاربردی دارد؟
مرحله 5: تکرار چرخه
اکنون ما یک چرخه کامل Red-Green-Refactor را تکمیل کرده‌ایم. اما TDD در برنامه نویسی فرایندی تکراری است. همان‌طور که ما عملکردهای بیشتری را به کلاس Calculator خود اضافه می‌کنیم، چرخه را با نوشتن تست‌های جدید از نو شروع می‌کنیم.
TDD فرآیند توسعه نرم‌افزار را هدایت می‌کند و با یک تست شکست‌خورده شروع می‌شود که بخشی از عملکردی را که می‌خواهید پیاده‌سازی کنید، مشخص می‌کند. در مرحله بعد، ساده‌ترین کد ممکن را برای گذراندن آن تست می‌نویسید و سپس کد را بازنویسی می‌کنید و این در حالی است که تمام تست‌ها سبز باقی می‌مانند. با تکرار این چرخه، TDD به تمیز نگه‌داشتن طراحی سیستم و عملکرد نرم‌افزار همان‌طور که انتظار می‌رود کمک می‌کند و منجر به ایجاد پایگاه‌های کد قوی و قابل نگهداری می‌شود.
سخن پایانی
TDD در برنامه نویسی رویکردی پیشگیرانه برای توسعه نرم‌افزار ارائه می‌دهد که بر این ایده متمرکز است که توسعه‌دهندگان باید ابتدا تست‌ها را بنویسند و سپس کدی را بنویسند که آن تست‌ها را پشت سر بگذارد. این مفهومی است که می‌تواند منجر به کد بسیار کارآمد، قابل‌اعتماد و بدون اشکال شود. امیدوار هستیم که این مطلب در رابطه با اینکه TDD چیست مورد رضایت شما قرار گرفته باشد.
آموزش برنامه نویسی با مکتب خونه
اگر در برنامه نویسی مبتدی هستید و یا اگر هیچ پایه‌ای از برنامه نویسی ندارید نگران نباشید با مکتب خونه همه چیز آسان‌تر از آن چیزی است که فکرش را می‌کنید. در مکتب خونه انواع دوره آموزش برنامه نویسی برای زبان‌های مختلف برنامه نویسی و همچنین برای ترندهای مختلف برنامه نویسی، انواع دوره آموزش از پایه تا پیشرفته وجود دارد که مفاهیم را از صفر تا صد به کاربران آموزش داده و در عین حال گواهینامه‌های معتبری را نیز به آن‌ها ارائه می‌کند. اگر به فکر ورود به دنیای برنامه نویسی هستید و یا می‌خواهید مهارت‌های خود را در زبان‌های مختلف برنامه نویسی ارتقا دهید هم‌اکنون می‌توانید با آموزش برنامه نویسی مکتب خونه همراه باشید و از نتایج آن شگفت‌زده شوید.
