Pruebas unitarias: definición, tipos y mejores prácticas

En las pruebas de software, se utilizan varios métodos para evaluar la funcionalidad y el rendimiento de la aplicación. A menudo, una prueba inicial, las pruebas unitarias evalúan la funcionalidad de los componentes del código.

En lugar de probar una aplicación completa, las pruebas unitarias se centran en evaluar unidades individuales de código, las partes más pequeñas del software que se pueden probar, para garantizar que funcionen correctamente. Como componente fundamental del ciclo de vida del desarrollo de software, las pruebas unitarias facilitan la depuración y mejoran la calidad general del código al aislar cada componente. Esta técnica facilita la detección temprana y la resolución de errores.

¿Qué son las pruebas unitarias?

Las partes más pequeñas de una aplicación se denominan "unidades", que representan métodos o funciones individuales dentro del código base. Las pruebas unitarias implican verificar la funcionalidad de estas unidades con el objetivo de garantizar que cada una funcione exactamente como se esperaba. Este nivel de prueba permite a los equipos de desarrollo y evaluadores detectar y corregir errores en las primeras etapas del ciclo de desarrollo. Generalmente, realizar pruebas unitarias como parte del ciclo de vida de desarrollo de software y el desarrollo basado en pruebas conduce a un software más confiable y fácil de mantener.

Importancia de las pruebas unitarias

Como aspecto vital de un proyecto de desarrollo exitoso, las pruebas unitarias evitan que los problemas y errores progresen a etapas posteriores del ciclo de desarrollo al centrarse en la detección temprana de problemas. Esta detección temprana reduce significativamente la complejidad y los costos asociados con la solución de problemas una vez finalizado el desarrollo. Las pruebas unitarias granulares garantizan que cada componente funcione correctamente desde el principio para ahorrar tiempo y recursos, lo que conduce a ciclos de vida de desarrollo de software más eficientes.

Componentes clave

El fragmento de código más pequeño posible, como un método o una función, se denomina unidad. Una prueba unitaria implica tres pasos principales.

1. Fase de configuración: los equipos preparan un entorno de prueba con las condiciones de prueba necesarias.
2. Invocación: los equipos realizan pruebas unitarias.
3. Aserción: el resultado del caso de prueba se compara con el resultado esperado para verificar su precisión.

Cada uno de estos pasos ayuda a garantizar que cada unidad funcione según lo previsto en una variedad de situaciones.

Tipos de pruebas unitarias

Los desarrolladores crean pruebas unitarias de varios tipos para cumplir con los requisitos y necesidades específicos de cada proyecto.

Pruebas unitarias de caja negra

Las pruebas unitarias de caja negra implican probar unidades sin ningún conocimiento de su funcionamiento interno. Esto asegura que la unidad se comporte correctamente en varios escenarios, centrándose únicamente en las entradas y salidas de la unidad de software. Tratar la unidad como una "caja negra" elimina los sesgos o suposiciones del evaluador sobre la estructura del código subyacente para permitir evaluaciones más rigurosas e imparciales del comportamiento del código.

Pruebas unitarias de caja blanca

También conocidas como pruebas de “caja transparente” o “caja de vidrio”, las pruebas de caja blanca profundizan en el funcionamiento interno y la estructura de cada unidad de software. Esta versión de prueba evalúa condiciones internas y rutas específicas dentro de una aplicación. Requiere un conocimiento profundo de la unidad de software y la base del código. Las pruebas de caja blanca no solo confirman que las unidades de software funcionan según lo diseñado, sino que también cubren y verifican todas las ramas y bucles lógicos.

Pruebas unitarias automatizadas frente a manuales

Las pruebas automatizadas utilizan herramientas de software para realizar pruebas unitarias de manera repetible, consistente y rápida. Este tipo de pruebas es ideal para entornos de integración continua. Si bien son beneficiosas, las pruebas automatizadas requieren recursos para la configuración inicial y el mantenimiento continuo.

Los desarrolladores realizan pruebas unitarias manuales para situaciones de prueba más exploratorias. Ofrecen mayor flexibilidad y conocimientos diferenciados. Sin embargo, también requieren mucho tiempo y son menos consistentes que las pruebas automatizadas. Si bien las pruebas unitarias manuales permiten una detección de errores más intuitiva, carecen de la eficiencia de las pruebas unitarias automatizadas necesarias para evaluar bases de código grandes.

Técnicas de prueba unitaria

Las pruebas unitarias efectivas comienzan con la elección de la técnica adecuada para cada proyecto para garantizar la máxima calidad del código. Elegir el método más apropiado por proyecto o escenario permite a los desarrolladores abordar complejidades o requisitos específicos en sus bases de código.

Partición equivalente

El método de prueba unitaria de partición de equivalencia divide los datos de entrada en clases equivalentes, donde cada clase representa entradas con expectativas similares de tratamiento por parte del software. Los evaluadores que utilizan esta técnica de prueba de software seleccionan y prueban unitariamente solo un valor de cada clase para reducir la cantidad de pruebas requeridas y al mismo tiempo mantener la cobertura de manera efectiva.

La partición de equivalencia simplifica los esfuerzos de prueba, aumenta la eficiencia y ayuda a identificar casos de prueba extremos. Por ejemplo, probar una función que acepte números del 1 al 100 implicaría probar valores como 0, 50 y 101 para cubrir diferentes particiones.

Análisis de valor límite (BVA)

La técnica de prueba de Análisis de valor límite (BVA) se centra en los límites y fronteras de los valores de entrada permitidos. Al realizar pruebas en los valores umbral, justo por debajo y por encima, esta técnica de prueba identifica errores precisos y garantiza que la unidad maneje correctamente las condiciones límite.

BVA es particularmente útil para validar el comportamiento del software en casos extremos. La prueba BVA de una función que acepta números que van del 1 al 100 se centraría en limitar valores como 0, 1, 99 y 100 para probar los límites de la unidad y del software.

Prueba de tabla de decisiones

La prueba de tabla de decisiones, un método más estructurado para probar sistemas lógicos complejos, implica delinear varias condiciones con sus acciones correspondientes en formato de tabla. Esta técnica de prueba le ayuda a identificar y organizar visualmente múltiples casos de prueba, mapeando escenarios donde diferentes condiciones generan resultados específicos.

El principal beneficio de las pruebas de tablas de decisiones es la capacidad de hacer que la lógica de decisión compleja sea más comprensible mientras se prueban de manera integral todas las condiciones posibles. Por ejemplo, utilizar esta técnica para probar un sistema de facturación con múltiples posibilidades de descuento proporciona una representación clara de cada condición con el descuento resultante.

prueba de transición de estado

Las pruebas de transición de estado ayudan a los evaluadores a evaluar el comportamiento de un sistema o unidad a través de transiciones entre diferentes estados. Para probar sistemáticamente cada estado, los evaluadores deben identificar todos los estados posibles para la unidad o software y las transiciones válidas entre ellos. Esto confirma que la unidad/software se comporta correctamente en cada estado y que las transiciones ocurren como se espera. Probar un sistema de interruptor de luz, por ejemplo, implicaría examinar las transiciones de “encendido a apagado” y de “apagado a encendido” para confirmar las transiciones adecuadas entre estados.

Cobertura de declaración

La cobertura de declaraciones es un método que garantiza que cada declaración individual en una base de código se ejecute al menos una vez durante la prueba. Este enfoque implica la creación de pruebas que cubran todas las rutas de código con la máxima cobertura. Las pruebas de cobertura de declaraciones garantizan la verificación de cada línea de código para ayudar a identificar rápidamente cualquier segmento inaccesible o inactivo. Aunque confirma la ejecución, no garantiza la prueba de todas las rutas lógicas posibles del código y crea la posibilidad de dejar algunas condiciones sin marcar.

Cobertura de sucursales

También conocida como Cobertura de decisiones, la Cobertura de sucursales se enfoca en capturar resultados verdaderos y falsos ejecutando todas las sucursales posibles desde cada punto de decisión en el código. Implica diseñar pruebas unitarias para explorar todos los resultados posibles de un punto de decisión. Al probar todas las rutas lógicas, Branch Coverage también proporciona una validación más completa que Statement Coverage, por ejemplo. Esta técnica requiere más casos de prueba en comparación con otras alternativas, lo que aumenta el esfuerzo general requerido para las pruebas.

Herramientas y marcos

Los equipos de desarrollo pueden elegir entre una variedad de marcos y herramientas de pruebas unitarias para mejorar y acelerar el ciclo de desarrollo. Por ejemplo, JUnit es uno de los marcos del ecosistema Java más populares porque es una herramienta ideal para escribir pruebas repetibles y verificar la calidad del código de prueba. NUnit es una herramienta similar en el entorno .NET que proporciona una plataforma de prueba sólida junto con soporte comunitario activo.

Mockito es otra herramienta ampliamente utilizada junto con JUnit para probar aplicaciones Java. Al especializarse en la creación y gestión de objetos simulados, Mockito permite a los desarrolladores centrarse y aislar pruebas en unidades o componentes específicos sin la necesidad de dependencias externas. Estas herramientas y marcos de pruebas unitarias ofrecen una solución personalizada para entornos de programación específicos, al tiempo que ofrecen capacidades especializadas para pruebas unitarias más efectivas.

Pruebas unitarias en la práctica

Las pruebas unitarias adecuadas aumentan la confiabilidad del código y aceleran el ciclo de vida del desarrollo de software. Sin embargo, los equipos a menudo no saben por dónde empezar o cómo implementar estas prácticas en los procesos de prueba existentes.

Mejores practicas

La adopción del desarrollo basado en pruebas (TDD) es una de las mejores prácticas de pruebas unitarias porque conduce a una codificación más clara y enfocada. Al escribir pruebas antes o junto al código, TDD prioriza los requisitos y el diseño antes de la implementación. El uso de simulacros o stubs para aislar la unidad de dependencias externas es otra práctica útil para garantizar que cada prueba unitaria permanezca enfocada y sea indicativa únicamente del desempeño de la unidad.

Además, es importante que los desarrolladores mantengan un equilibrio entre las pruebas de caja blanca y de caja negra. Esto permite a los equipos probar de manera más exhaustiva las unidades de software para determinar el comportamiento esperado, así como la implementación misma para garantizar la precisión de la funcionalidad.

Errores comunes

Existen algunos problemas comunes asociados con las pruebas unitarias que los desarrolladores deben saber cómo evitar antes de implementar estas prácticas en sus métodos de prueba. No cubrir adecuadamente los casos de prueba extremos en las pruebas unitarias crea la posibilidad de que se produzcan lagunas significativas en el comportamiento de la aplicación en condiciones inusuales.

Los casos de prueba demasiado complejos también son problemáticos porque pueden resultar muy difíciles de entender y mantener. Esto frustra el propósito de lograr simplicidad y claridad al probar unidades individuales.

Otro error frecuente es crear una falsa sensación de confianza al depender únicamente de pruebas unitarias para verificar una aplicación completa. Estas pruebas verifican los componentes de forma aislada y no pueden detectar fallas en todo el sistema o problemas de integración, lo que significa que los equipos deben implementar una estrategia de prueba más integral y de alto nivel.

Ejemplos del mundo real

Considere una prueba unitaria simple en Python utilizando el marco de prueba unitaria para una función que suma dos números mediante add (a, b) . La clase de prueba Add incluye el método test_add_numbers que afirma que el resultado de add(2, 3) es 5 .

Esta prueba unitaria verifica que la función calcula correctamente la suma y valida el resultado esperado, confirmando que la función de suma funciona según lo previsto.

 importar prueba unitaria

 def agregar(a, b):
 devolver a+b

 clase TestAdd(unittest.TestCase):
 def test_add_numbers(yo):
 self.assertEqual(agregar(2, 3), 5)

 si __nombre__ == '__principal__':
 prueba unitaria.principal

Ventajas y limitaciones de las pruebas unitarias.

Las pruebas unitarias son importantes, pero tienen sus limitaciones.

Ventajas de las pruebas unitarias

1. Detección temprana de errores: mediante pruebas unitarias durante las primeras etapas del ciclo de vida de desarrollo, los desarrolladores resuelven los problemas antes de que se conviertan en una bola de nieve y creen implicaciones en otras partes del software. La corrección temprana de errores reduce los costos al evitar la necesidad de correcciones costosas en las últimas etapas y facilita un proceso de desarrollo más fluido.
2. Facilitar la refactorización: un conjunto sólido de pruebas unitarias aumenta la confianza de los desarrolladores en la refactorización del código y, al mismo tiempo, la seguridad de que las pruebas detectarán cualquier regresión o cambio de comportamiento no deseado. Como una especie de red de seguridad, las pruebas unitarias permiten la mejora continua de una base de código sin temor a errores nuevos o antiguos.
3. Calidad de código mejorada: las pruebas unitarias fomentan la escritura de código más modular y fácil de mantener, lo que mejora la calidad del código. La práctica de probar unidades pequeñas impulsa la adherencia a un diseño cuidadoso y las mejores prácticas para hacer que el código sea mucho más fácil de ajustar y comprender.
4. Productividad mejorada del desarrollador : las pruebas unitarias brindan retroalimentación inmediata sobre los cambios de código, lo que facilita iteraciones y ciclos de desarrollo más rápidos. Los conjuntos de pruebas completos también reducen drásticamente el tiempo dedicado a la depuración.
5. Documentación : las pruebas unitarias actúan como documentación práctica del código, demostrando claramente lo que se supone que debe hacer el código. Esta documentación se mantiene actualizada con las últimas pruebas de código, creando información precisa y en tiempo real sobre una base de código.

Limitaciones

1. No detecta todos los errores : debido a que las pruebas unitarias solo se centran en componentes individuales, potencialmente ignoran los problemas que ocurren durante las interacciones entre unidades. Esto hace que otros niveles de pruebas sean importantes para detectar una gama más amplia de errores y defectos.
2. Inversión inicial : configurar un entorno de pruebas unitarias y redactar pruebas requiere un tiempo considerable como inversión inicial exigente.
3. Requiere pruebas actualizadas : las pruebas unitarias deben evolucionar junto con el código, lo que requiere un mantenimiento y una actualización constantes de los casos de prueba para seguir siendo relevantes y eficaces.
4. Falsa sensación de seguridad : la dependencia excesiva de las pruebas unitarias crea una falsa sensación de seguridad. En cambio, los equipos deberían implementar un enfoque de prueba de software en capas en diferentes etapas del ciclo de vida.
5. Curva de aprendizaje : Dominar las pruebas unitarias implica aprendizaje y capacitación continuos para superar la pronunciada curva de aprendizaje.

Conclusión

Las pruebas unitarias son una herramienta indispensable en el proceso de desarrollo de software moderno. Al garantizar que los componentes de código individuales funcionen correctamente antes de cualquier integración, los equipos de desarrollo se protegen mejor contra correcciones de defectos costosas y frustrantes en una etapa posterior. Esta forma de prueba también mejora la calidad del código, aumentando la capacidad de mantenimiento. La incorporación de pruebas unitarias en un plan de pruebas de varios niveles ayuda a los desarrolladores a crear software más eficiente, confiable y resistente a errores.

Preguntas frecuentes

¿Las pruebas unitarias solo son relevantes para la programación orientada a objetos?

No, las pruebas unitarias no sólo son relevantes para la programación orientada a objetos. Es una técnica versátil aplicable a cualquier base de código con la capacidad de aislar el código en unidades, haciéndolo relevante para diferentes tipos de programación.

¿Cómo se relacionan las pruebas unitarias y las pruebas de integración?

Aunque las pruebas unitarias y las pruebas de integración son importantes en las pruebas de software, difieren en términos de objetivos y enfoque. Las pruebas unitarias se centran en garantizar que los componentes de software individuales funcionen correctamente de forma aislada, mientras que las pruebas de integración garantizan que varios componentes funcionen juntos. Las pruebas de integración normalmente ocurren después de las pruebas unitarias. De esta manera, el equipo de desarrollo puede aislar y resolver errores a medida que el sistema se vuelve más complejo.

¿Qué es un marco de prueba unitaria?

Un marco de prueba unitaria es una herramienta que se utiliza para escribir casos de prueba para realizar pruebas unitarias automatizadas. Ofrece un entorno integral para escribir métodos o funciones de prueba específicos para probar diferentes aspectos del código. El marco ejecutará los métodos de prueba automáticamente. También busca errores e informa los resultados, acelerando el proceso de prueba.