1、VTDD(可视化测试驱动开发)技术白皮书广州凯乐软件技术公司2010 年 6 月1内容介绍如果您的项目面临这些问题：开发费用和进度失控、可靠性差、难以维护；如果您期望改进开发过程，改变被动现状，但一直很忙顾不上，请考虑使用 VTDD。TDD（Test-Driven Development，测试驱动开发） ，具有明确需求、明确设计、测试即文档、代码质量可控、提高开发效率等优点，但也具有资源利用不充分、自动化程度低、干扰编程思维等缺点。VTDD(Visual TDD)，可视化的 TDD，是 TDD 的改进和升级。VTDD 继承了 TDD的优点，克服了 TDD 的缺点。VTDD 的改进可归纳为 “三
2、化 ”：可视化、自动化、现实化。可视化：开发过程中，程序行为可视。自动化：由工具自动完成隔离补齐、测试代码生成、数据表格化、底层模拟、覆盖统计、协助找出遗漏数据等工作。现实化：VTDD 分为三级，其中，第一级(VTDD1)基于现有流程、可在项目周期的任意时段引入，且不影响进度。企业项目普遍周期紧张，顾不上流程改进，想等“有空”时再说。然而代码质量不可控，正是开发周期不可控的主因，当前项目延期，又会造成下一个项目更紧张，总是“没空” 。TDD 的一个重要优势是易于引入，不影响当前项目的编码进度，并大幅缩短使产品稳定下来的时间，减少总的周期，缓解总是很紧张的局面，特别适合于总是“没空”的企业。本白
3、皮书介绍 VTDD 基本概念和特性，并演示 VTDD 过程，提出相关工具要求，指出 VTDD 实施策略，最后介绍实施 VTDD 的几点建议。1VTDD 概述TDD（Test-Driven Development，测试驱动开发） ，是一种具有突出优点的软件开发、设计和测试方法。TDD 的基本思路是测试先行，通过测试来推动开发的进行。TDD的重要目的不仅在于通过测试使产出的代码质量可控，还在于在开发过程中帮助程序员去除模棱两可的需求。TDD 具有明确需求、明确设计、测试即文档、代码质量可控、提高开发效率等优点，但也具有不可忽视的缺点：自动化程度低：编写测试代码的时间，大致相当于开发产品代码的时间。
4、对于大型项目的并行开发，还面临隔离、补齐、内部输入等问题，人工解决这些隐含问题的时间，往往不少于编写一般测试代码的时间。资源利用不充分：单元测试的输出可以完整描述程序的行为，这是一种宝贵资源，TDD 忽略了这一点。程序行为就是在什么输入下，会执行哪些代码，会产生什么输出。如果程序行为一目了然，测试对于开发的驱动效益将翻倍。干扰编程思维：灵感、创意、思路是脆弱、易失的，编程工作需要连贯的专注。TDD过程中，测试所耗费的时间往往是开发时间的一至两倍，且与编写产品代码交替进行，难免影响编程思维的连贯性。干扰思维可能会造成程序员本能的抵制，使 TDD 难于推广、难于长期坚持。VTDD(Visual T
5、DD)，即可视化的 TDD，是 TDD 的改进和升级。VTDD 继承了TDD 的优点，克服了 TDD 的缺点。改进可归纳为“三化”：可视化、自动化、现实化。可视化：开发过程中，程序行为可视。可视化降低编程劳动强度，并大幅提升编码效率，中等复杂度的函数，编写效率提高一倍以上，复杂度越高，效率提升比例越大。自动化：由工具自动完成隔离补齐、测试代码生成、数据表格化、底层模拟、覆盖统计、协助找出遗漏数据等工作。人的工作主要在于：在数据表格中列出程序功能点，这是明确需求、明确设计、促进开发的过程。测试时间成本趋向于零。现实化：VTDD 分为 VTDD1(自然级)、VTDD2(重构级)、VTDD3(敏捷级
6、)。自然级基于现有流程、可在项目周期的任意时段引入，且不影响进度。此后可逐步提升到重构级和敏捷级，进一步改进开发流程， “先固化，再优化” 。您的项目是否面临这些问题：开发费用和进度失控、可靠性差、难以维护？如果您期望改进开发过程，改变被动现状，请不要等待，立即引入 VTDD。项目越紧张，越需要尽快改进开发方法。等“有空”时再改进是不现实的。代码质量不可控，正是开发周期不可控的主因，拖延下去，只会使问题累积。当前项目的延期，会造成下一个项目更紧张，更不会“有空” 。请您想一想，去年这个时候紧不紧张？前年呢？什么时候轻松过？如果不做出改变，明年这个时候，后年这个时候，一样还会很紧张，恐怕永远等不
7、来“有空” 。项目周期越紧张，越需要让新产出的代码质量可控，这样才能换来进度可控，项目才有可能按计划完成。只有行动，立即行动，才可能换来宽松和从容。2但是， “先顾眼前” ，也是不得已的选择。VTDD 既不影响眼前，效果也立竿见影。假如一个项目，编码周期为四个月，在第二个月引入 VTDD1，当月进度不减，此后两个月，进度可以加快大约 15-30%，更重要的是，产出的是经过充分测试的代码，可以避免代码质量不可控造成的开发周期不可控，大幅缩短使产品稳定下来的时间。总的来说，引入VTDD，不但保证代码质量，而且，项目所耗费的人月可以减少大约 30-50%，缩短开发周期，在“快鱼吃慢鱼”的市场竞争中赢
8、得先机。VTDD 过程-可视化下面用一个简单示例，展示 VTDD 一般过程。我们要编写一个函数，其功能是删除字符串左边空格。步骤一，编写函数框架，能通过编译就行：char* strtrml(char *str)return str;步骤二，明确代码的最基本功能，就是确定程序最普通的输入是什么，应该产生什么输出。下图是填写最普通输入输出的界面，这也是第一个用例，填写完成后，工具就可以生成测试代码，并且将数据移到表格中。3步骤三，进一步明确代码功能，就是确定代码的各个功能点，把想到的输入分类都列出来，并且指定对应的正确输出。下图是生成数据的界面和数据表格。步骤四，编写代码。VTDD促进开发的最主要
9、效益在于程序行为可视。编写几行代码、就可以查看程序行为，然后修改错误、继续编写，直到测试全部通过。假设编写strtrml()的思路是：首先计算左边空格的数量，然后再把字符串朝左边移动。先编写计算左边空格数量的代码(粗体且带下划线的为新增代码)：char* strtrml(char *str)int count = 0; /左边空格数量while(*str+ = )count+;return str;每当想看看代码会做什么时，就可以编译当前源文件，通过编译后，测试自动执行，并显示测试结果，下图是上面的代码产生的行为：4如果想看看左边空格数计算结果对不对，由于这是局部变量，在内部动态变化，所以需指
10、定打印。指定方式有两种：一是在测试工具中指定，好处是不污染产品代码，二是在产品代码中指定，好处是维护比较自由。这里采用第二种方式：char* strtrml(char *str)int count = 0; /左边空格数量while(*str+ = )count+;/int,countreturn str;程序行为如下图，可以看到，左边空格的计算结果是正确的。5接下来继续编写代码，把字符串朝左边移动：char* strtrml(char *str)int count = 0; /左边空格数量while(*str+ = )count+;/int,countwhile(*str)*str = *(
11、str+count);str+;return str;现在已经完成移动了，结果对不对呢？看看程序行为：6结果是完全不对的。未出现红色代码，表示当前输入执行了全部代码。查看代码可以发现，在计算左边空格后，指针已经偏移，移动操作针对的是已偏移后的指针，且再次使指针偏移，结果当然不对了。所以要先把指针保存，每次偏移后恢复：char* strtrml(char *str)char* ptr = str;int count = 0; /左边空格数量while(*str+ = )count+;/int,countstr = ptr;while(*str)*str = *(str+count);str+;s
12、tr = ptr;return str;7程序行为如下图：现在可以看到，输出已经正确，再看用例的测试结果，6 个用例，只报告了一个异常，其他都已经通过。点击异常信息，对应的程序行为如下图：输入为空指针时，产生了异常，代码未判断和处理空指针。用例数据中，并无空指针输入，这是工具自动添加的用例。在产生异常的代码前加上判断空指针的代码：if(str = 0) return str;，测试即可全部通过。从上图可以看出，一种输入下，往往只执行部分代码，程序行为不仅仅在于产生了什么输出，还包括执行了哪些代码，即程序行为=输入+所执行的代码+输出。到这里，代码写完了，测试工作也同步完成。在这个过程中，付出了
13、什么？获得了什8么?所付出的是明确程序功能的步骤二和步骤三，即根据程序的设计功能将输入输出数据列出来，这不需要多少时间，因为在编写代码前，程序员本来就需要想清楚这些，只不过用这种简单的方式记录下来而已。所获得的主要有三点：1) 在编写代码过程中，程序行为一目了然。写代码很难一气呵成，要频繁回顾上下文，但代码与文字不同，它的真正意义在于执行起来会做什么，这是眼睛看不出来的，需要在头脑中推理。推理是隐性的但高强度的脑力劳动，VTDD省略了这种推理，减轻了头脑的负担，能够比较轻松地整理思路，思路有偏差的时候，能够及时做出调整，这可以大幅提升编码效率，并降低劳动强度。2) 基本上免除调试，调试是最花费
14、时间的。VTDD 与TDD不同，首先关注的是程序行为而不是测试是否通过。很多函数，一个功能点的实现就需要大量代码，甚至代码基本写完时，第一个用例才能通过，在这个过程中，关注测试是否通过没有意义。VTDD可以更频繁地执行测试，在最短时间内发现错误并改正，且程序行为已经很清楚了，基本上不再需要调试。3) 测试与开发同步完成。传统开发模式下，很多程序员都将单元测试视为包袱，而VTDD使单元测试变成开着走的 “车子” ，而不是背着走的 “包袱” 。VTDD并不要求测试所有代码，程序员可以只在编写有一定复杂度的函数时，才使用VTDD，这种时候，程序行为可视化对编码过程帮助很大，形成强烈的吸引力，使单元测
15、试由“要我做”转换为“我要做” 。无处不在的80-20规则，在软件开发中同样存在，也就是说，80%的编程时间消耗在20%的代码上，这20%就是功能逻辑复杂的代码。当一个函数的功能比较复杂的时候，VTDD可以节约一半以上的编码时间，复杂度越高，效率提升越大。假如我们只在编写这20%代码时，使用VTDD ，理论上可以提升编码进度40%以上。排除阅读资料、中间休息、会议等时间，实际上可以提升进度15-30%。VTDD 更大的效益在于产出的代码质量可控，使后期调试排错的时间减少60-80%。总的来说，引入VTDD，项目所耗费的人月可以减少大约30-50% 。由于软件开发无法做到同条件重复比较，难于得出
16、精确的实验数据，上述数据只是根据经验得出的大致估计，您可以通过体验和评估来得出自己的数据。先写产品代码的框架，会不会有违测试先行的理念？当然不会。在编写一个类的测试代码前，难道不需要在心里想清楚类名是什么，父类是什么？在编写一个函数的测试代码前，难道不需要想清楚函数原形是什么？如果这些不确定，如何编写测试代码？在心里想清楚和写出来有本质区别吗？所以，先把这些确定的东西写出来，并不违背测试先行的理念，而好处很明显：工具可以根据代码框架自动生成测试代码。VTDD 的工具要求-自动化前面介绍的只是一个简单的例子，能应用于实际项目吗？在实际工作中，事情远比这个复杂，还有一些问题需要解决。VTDD 的自动化，除了自动生成测试代码外，更重要的，
