Testes Unitários: Definição, Tipos e Melhores Práticas

Em testes de software, há vários métodos usados ​​para avaliar a funcionalidade e o desempenho do aplicativo. Frequentemente um teste inicial, o teste unitário avalia a funcionalidade dos componentes do código.

Em vez de testar um aplicativo inteiro, o teste de unidade foca em avaliar unidades individuais de código, as menores partes testáveis ​​do software, para garantir que elas funcionem corretamente. Como um componente fundamental do ciclo de vida de desenvolvimento de software, o teste de unidade facilita a depuração e melhora a qualidade geral do código ao isolar cada componente. Essa técnica facilita a detecção e resolução de erros precoces.

O que é teste unitário?

As menores partes de um aplicativo são chamadas de “unidades”, que representam métodos ou funções individuais dentro da base de código. O teste de unidade envolve verificar a funcionalidade dessas unidades com o objetivo de garantir que cada uma delas tenha o desempenho exatamente como pretendido. Esse nível de teste permite que equipes de desenvolvimento e testadores detectem e corrijam bugs e erros no início do ciclo de desenvolvimento. Geralmente, a realização de testes de unidade como parte do ciclo de vida de desenvolvimento de software e desenvolvimento orientado a testes leva a um software mais confiável e sustentável.

Importância dos testes unitários

Como um aspecto vital de um projeto de desenvolvimento bem-sucedido, o teste de unidade evita que problemas e erros avancem para estágios posteriores do ciclo de desenvolvimento, concentrando-se em detectar problemas cedo. Essa detecção precoce reduz significativamente a complexidade e os custos associados à correção de problemas após a conclusão do desenvolvimento. O teste de unidade granular garante que cada componente funcione corretamente desde o início para economizar tempo e recursos, levando a ciclos de vida de desenvolvimento de software mais eficientes.

Componentes chave

O menor pedaço de código possível, como um método ou função, é chamado de unidade. Um teste de unidade envolve três etapas principais.

1. Fase de configuração: as equipes preparam um ambiente de teste com as condições de teste necessárias
2. Invocação: As equipes realizam testes unitários.
3. Afirmação: A saída do caso de teste é comparada ao resultado esperado para verificar sua precisão.

Cada uma dessas etapas ajuda a garantir que cada unidade tenha o desempenho esperado em diversas situações.

Tipos de testes unitários

Os desenvolvedores criam testes unitários de vários tipos para atender aos requisitos e necessidades específicos de cada projeto.

Testes de unidade de caixa preta

O teste de unidade de caixa preta envolve testar unidades sem qualquer conhecimento de seu funcionamento interno. Isso garante que a unidade se comporte corretamente em uma variedade de cenários, concentrando-se apenas nas entradas e saídas da unidade de software. Tratar a unidade como uma “caixa preta” remove o viés ou as suposições do testador sobre a estrutura do código subjacente para permitir avaliações mais rigorosas e imparciais do comportamento do código.

Testes de unidade de caixa branca

Também conhecido como teste de “caixa transparente” ou “caixa de vidro”, o teste de caixa branca se aprofunda no funcionamento interno e na estrutura de cada unidade de software. Esta versão do teste avalia as condições e caminhos internos específicos dentro de um aplicativo. Ele requer um entendimento completo da unidade e da base de código do software. O teste de caixa branca não apenas confirma que as unidades de software funcionam conforme projetado, mas também cobre e verifica todos os ramos e loops lógicos.

Testes unitários automatizados vs. manuais

Testes automatizados usam ferramentas de software para executar testes unitários de forma repetível, consistente e rápida. Esse tipo de teste é ideal para ambientes de integração contínua. Embora benéficos, os testes automatizados exigem recursos para a configuração inicial e manutenção contínua.

Os desenvolvedores conduzem testes unitários manuais para situações de teste mais exploratórias. Eles oferecem flexibilidade aprimorada e insights diferenciados. No entanto, eles também consomem tempo e são menos consistentes do que os testes automatizados. Embora o teste unitário manual permita uma detecção de erros mais intuitiva, ele não tem a eficiência do teste unitário automatizado necessária para avaliar grandes bases de código.

Técnicas de Teste Unitário

Testes unitários eficazes começam com a escolha da técnica certa para cada projeto para garantir a máxima qualidade do código. Escolher o método mais apropriado por projeto ou cenário permite que os desenvolvedores abordem complexidades ou requisitos específicos dentro de suas bases de código.

Particionamento equivalente

O método de teste de unidade de particionamento de equivalência divide os dados de entrada em classes equivalentes, em que cada classe representa entradas com expectativas de tratamento semelhantes pelo software. Os testadores que utilizam essa técnica de teste de software selecionam e testam a unidade apenas um valor de cada classe para reduzir o número de testes necessários, mantendo efetivamente a cobertura.

O particionamento de equivalência simplifica os esforços de teste, aumenta a eficiência e ajuda a identificar casos de teste de ponta. Por exemplo, testar uma função que aceita números de 1 a 100 envolveria testar com valores como 0, 50 e 101 para cobrir diferentes partições.

Análise de Valor Limite (BVA)

A técnica de teste de Análise de Valor de Limite (BVA) foca nos limites e fronteiras de valores de entrada permitidos. Ao testar em, logo abaixo e logo acima dos valores de limite, essa técnica de teste identifica erros de off-by-one e garante que a unidade manipule as condições de limite corretamente.

O BVA é particularmente útil para validar o comportamento do software em casos extremos. O teste BVA de uma função que aceita números variando de 1 a 100 se concentraria em valores de limite, como 0, 1, 99 e 100, para testar os limites da unidade e do software.

Teste de tabela de decisão

Um método mais estruturado para testar sistemas lógicos complexos, o Decision Table Testing envolve delinear várias condições com suas ações correspondentes em um formato de tabela. Essa técnica de teste ajuda a identificar e organizar vários casos de teste visualmente, mapeando cenários onde diferentes condições geram resultados específicos.

O principal benefício do Decision Table Testing é a capacidade de tornar a lógica de decisão intrincada mais compreensível, ao mesmo tempo em que testa de forma abrangente todas as condições possíveis. Por exemplo, usar essa técnica para testar um sistema de faturamento com múltiplas possibilidades de desconto oferece uma representação clara de cada condição com seu desconto resultante.

Teste de transição de estado

O Teste de Transição de Estado ajuda os testadores a avaliar o comportamento de um sistema ou unidade por meio de transições entre diferentes estados. Para testar sistematicamente cada estado, os testadores devem identificar todos os estados possíveis para a unidade ou software e as transições válidas entre eles. Isso confirma que a unidade/software se comporta corretamente em cada estado e que as transições acontecem conforme o esperado. Testar um sistema de interruptor de luz, por exemplo, envolveria examinar as transições de “ligado para desligado” e “desligado para ligado” para confirmar as transições adequadas entre os estados.

Cobertura de declaração

A Cobertura de Declaração é um método que garante a execução de cada declaração individual de uma base de código pelo menos uma vez durante o teste. Essa abordagem envolve a criação de testes que abrangem todos os caminhos de código com cobertura máxima. O teste de Cobertura de Declaração garante a verificação de todas as linhas de código para ajudar na rápida identificação de quaisquer segmentos inacessíveis ou mortos. Embora confirme a execução, ele não garante o teste de todos os caminhos de código lógicos possíveis e cria a possibilidade de deixar algumas condições sem verificação.

Cobertura de Filiais

Também conhecida como Decision Coverage, a Branch Coverage foca em capturar resultados verdadeiros e falsos executando cada branch possível de cada ponto de decisão do código. Ela envolve projetar testes unitários para explorar todos os resultados possíveis de um ponto de decisão. Ao testar todos os caminhos lógicos, a Branch Coverage também oferece uma validação mais completa do que a Statement Coverage, por exemplo. Essa técnica demanda mais casos de teste em comparação a outras alternativas, o que aumenta o esforço geral necessário para o teste.

Ferramentas e Frameworks

As equipes de desenvolvimento podem escolher entre uma variedade de ferramentas e frameworks de teste de unidade para aprimorar e agilizar o ciclo de desenvolvimento. Por exemplo, JUnit é um dos frameworks de ecossistema Java mais populares porque é uma ferramenta ideal para escrever testes repetíveis e verificar a qualidade do código de teste. NUnit é uma ferramenta semelhante dentro do ambiente .NET que fornece uma plataforma de teste robusta juntamente com suporte ativo da comunidade.

Mockito é outra ferramenta amplamente usada em conjunto com JUnit para testar aplicativos Java. Ao se especializar na criação e gerenciamento de objetos simulados, o Mockito permite que os desenvolvedores foquem e isolem testes em unidades ou componentes específicos sem precisar de dependências externas. Essas ferramentas e estruturas de teste de unidade oferecem uma solução personalizada para ambientes de programação específicos, ao mesmo tempo em que oferecem recursos especializados para testes de unidade mais eficazes.

Testes unitários na prática

Testes unitários adequados aumentam a confiabilidade do código e aceleram o ciclo de vida do desenvolvimento de software. No entanto, as equipes geralmente não sabem por onde começar ou como implementar essas práticas em processos de teste existentes.

Melhores Práticas

Adotar o Test-Driven Development (TDD) é uma prática recomendada de teste de unidade porque leva a uma codificação mais clara e focada. Ao escrever os testes antes ou junto com o código, o TDD prioriza os requisitos e o design antes da implementação. Usar mocks ou stubs para isolar a unidade de dependências externas é outra prática útil para garantir que cada teste de unidade permaneça focado e indicativo do desempenho da unidade sozinho.

Além disso, é importante que os desenvolvedores mantenham um equilíbrio entre os testes de caixa-branca e caixa-preta. Isso permite que as equipes testem de forma mais abrangente as unidades de software para o comportamento esperado, bem como a implementação em si para garantir a correção das funcionalidades.

Armadilhas comuns

Existem alguns problemas comuns associados a testes unitários que os desenvolvedores devem saber como evitar antes de implementar essas práticas em seus métodos de teste. Não cobrir adequadamente casos de teste de ponta em testes unitários cria o potencial para lacunas significativas no comportamento do aplicativo sob condições incomuns.

Casos de teste excessivamente complexos também são problemáticos porque têm o potencial de se tornarem muito difíceis de entender e manter. Isso então derrota o objetivo de ganhar simplicidade e clareza ao testar unidades individuais.

Outra armadilha frequente é criar uma falsa sensação de confiança ao confiar somente em testes unitários para verificar um aplicativo inteiro. Esses testes verificam componentes de forma isolada e não conseguem detectar falhas em todo o sistema ou problemas de integração, o que significa que as equipes devem implementar uma estratégia de teste mais abrangente e de alto nível.

Exemplos do mundo real

Considere um teste de unidade simples em Python usando o teste de unidade estrutura para uma função que soma dois números via adicione(a, b). A classe de teste TesteAdicionar inclui o método teste_adicionar_numeros para afirmar que o resultado de adicionar(2, 3) é 5.

Este teste de unidade verifica se a função calcula corretamente a soma e valida o resultado esperado, confirmando que o adicionar a função funciona conforme o esperado.

import unittest

def add(a, b):
    return a + b

class TestAdd(unittest.TestCase):
    def test_add_numbers(self):
        self.assertEqual(add(2, 3), 5)

if __name__ == '__main__':
    unittest.main 

Vantagens e limitações dos testes unitários

Testes unitários são importantes, mas têm suas limitações.

Vantagens do teste unitário

1. Detecção precoce de bugs: Ao testar unidades durante os estágios iniciais do ciclo de vida do desenvolvimento, os desenvolvedores abordam os problemas antes que eles se tornem uma bola de neve e criem implicações em outras partes do software. Corrigir bugs cedo reduz os custos ao evitar a necessidade de correções de estágio avançado altamente custosas e facilita um processo de desenvolvimento mais tranquilo.
2. Facilitando a refatoração: Um conjunto robusto de testes unitários aumenta a confiança dos desenvolvedores para refatorar o código, enquanto eles descansam com a certeza de que os testes irão capturar qualquer regressão ou mudanças indesejadas no comportamento. Como uma espécie de rede de segurança, os testes unitários permitem a melhoria contínua de uma base de código sem o medo de bugs antigos ou novos.
3. Qualidade de código aprimorada: O teste de unidade incentiva a escrita de código mais modular e sustentável, o que melhora a qualidade do código. A prática de testar pequenas unidades impulsiona uma adesão ao design bem pensado e às melhores práticas para tornar o código muito mais fácil de ajustar e entender.
4. Produtividade aprimorada do desenvolvedor: O teste de unidade fornece feedback imediato de alteração de código, o que facilita iterações e ciclos de desenvolvimento mais rápidos. Conjuntos de testes abrangentes também reduzem drasticamente o tempo gasto na depuração.
5. Documentação: Os testes unitários agem como documentação prática de código ao demonstrar claramente o que o código deve fazer. Esta documentação permanece atualizada com os últimos testes de código, criando insights precisos e em tempo real sobre uma base de código.

Limitações

1. Não pega todos os bugs: Como o teste de unidade foca apenas em componentes individuais, ele potencialmente deixa passar problemas que ocorrem durante interações entre unidades. Isso torna outros níveis de teste importantes para capturar uma gama mais ampla de bugs e defeitos.
2. Investimento de tempo inicial: Configurar um ambiente de teste unitário e escrever testes exige um tempo significativo como um investimento inicial exigente.
3. Requer testes atualizados:Os testes unitários devem evoluir junto com o código, o que exige manutenção constante e atualização dos casos de teste para permanecerem relevantes e eficazes.
4. Falsa sensação de segurança: Uma dependência excessiva de testes unitários cria uma falsa sensação de segurança. Em vez disso, as equipes devem implementar uma abordagem de teste de software em camadas em diferentes estágios do ciclo de vida.
5. Curva de aprendizado: Dominar os testes unitários envolve aprendizado e treinamento contínuos para superar a curva de aprendizado íngreme.

Conclusão

O teste de unidade é uma ferramenta indispensável no processo moderno de desenvolvimento de software. Ao garantir que os componentes de código individuais funcionem corretamente antes de quaisquer integrações, as equipes de desenvolvimento se protegem melhor de correções de defeitos caras e frustrantes em estágios posteriores. Essa forma de teste também melhora a qualidade do código ao aprimorar a manutenibilidade. Incorporar o teste de unidade em um plano de teste multicamadas ajuda os desenvolvedores a construir softwares mais eficientes, confiáveis ​​e resistentes a bugs.

Perguntas frequentes

O teste unitário é relevante apenas para programação orientada a objetos?

Não, o teste de unidade não é relevante somente para programação orientada a objetos. É uma técnica versátil aplicável a qualquer base de código com a capacidade de isolar código em unidades, tornando-o relevante para uma variedade de tipos de programação.

Como os testes unitários e os testes de integração estão relacionados?

Embora os testes unitários e os testes de integração sejam importantes em testes de software, eles diferem em termos de objetivos e abordagem. Os testes unitários focam em garantir que os componentes individuais do software funcionem corretamente de forma isolada, enquanto os testes de integração garantem que múltiplos componentes funcionem juntos. Os testes de integração normalmente ocorrem após os testes unitários. Dessa forma, a equipe de desenvolvimento pode isolar e resolver erros conforme o sistema se torna mais complexo.

O que é uma estrutura de teste unitário?

Um framework de teste unitário é uma ferramenta usada para escrever casos de teste para executar testes unitários automatizados. Ele oferece um ambiente abrangente para escrever métodos de teste ou funções específicas para testar diferentes aspectos do código. O framework executará os métodos de teste automaticamente. Ele também verifica erros e relata os resultados, agilizando o processo de teste.