Testgetriebene Entwicklung mit Vulcan.NET und Visual Objects

begrüßt Sie herzlich
zum Vortrag auf der VODC 2006
Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
Dozent
Michael Fischer
Copyright © 2006
Fischer & Consultants GmbH (F&C)
Martinstrasse 1
44137 Dortmund
www.appfact.com
Kontakt: Michael Fischer
Email [email protected]
Phone +49 (172) 6801489
Fax +49 (941) 599212011
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
Inhalt
1. Grundlagen
6. Mehr Testverfahren
2. Wahl der Waffen unter
.NET:
NUnit vs. VSTS
7. Integration von TDD in
den SoftwareEntwicklungsprozess
3. Einführung in NUnit
8. Fragen und Diskussion
4. Eine Klasse im Leben
eines
Test Driven Developers
5. VOUnit
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Abstract:
Test, Test, Test ...
Unit Tests mit Visual Objects und Vulcan.NET
Test-driven Development lässt sich hübsch ins Deutsche übersetzen: Testgetriebene
Entwicklung. Die im Zuge der agilen Software-Entwicklung populär gewordene
Methode setzt das Schreiben von automatisierten Tests vor die eigentliche
Codierung. Die Tests treiben das Design der zu schreibenden Software voran und
führen so nicht nur zu soliderem Code sondern fördern auch ein verständlicheres
Klassendesign.
Während also der Rest der Software-Welt mit Werkzeugen wie JUnit, NUnit oder
Visual Studio Team Services eine neue Qualität in die Programmierung bringt, hängt
die VO-Gemeinde mangels äquivalenter Tools zurück. Mit Vulcan.NET, der ersten
Xbase-Sprache für .NET, ändert sich das Bild. Michael Fischer demonstriert live am
Beispiel einer einfachen Aufgabenstellung, wie sich testgetriebene Entwicklung mit
Vulcan.NET und NUnit im Alltag anfühlt, welchen Einfluss die Methode auf das
Endergebnis hat und warum man süchtig danach werden kann, jeden
Programmierertag mit grünen Ampeln zu beschließen.
Und unter VO? Meinhard Schnoor-Matriciani hat für sein Team VOUnit entwickelt,
eine einfache Implementierung von Unit Tests für Visual Objects. Im letzten Teil
seiner Session stellt Michael Fischer VOUnit vor und zeigt, dass Sie auch für VOProgramme automatische Tests schreiben können. Der Sourcecode des Tools befindet
sich auf der Konferenz-CD.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
1. Grundlagen
Testgetriebene Entwicklung
Als testgetriebene Entwicklung (engl. test-driven development, Abkürzung TDD)
bezeichnet man eine Agile Methode zur Softwareentwicklung, bei der die
Programmierer Software-Tests vor den zu testenden Komponenten entwickeln.
à Populär geworden durch Kent Becks Buch über Extreme Programming (1999)
à Design-Methode und Bestandteil eines Softwareprozesses
Modultest
Modultests (engl. unit test) sind automatisiert ausführbare Codefragmente,
die die öffentliche Schnittstelle einer Komponente (Klasse) verifizieren.
à Grey-Box-Test
à fokussiert auf eine Aussage (atomar), unabhängig von einander (isoliert)
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Agile Methoden sind Methoden zur Umsetzung eines Agilen SoftwareEntwicklungsprozesses wie z.B. des Extreme Programming. Die Agile
Softwareentwicklung betont Werte, Prinzipien und Methoden gegenüber
einer eventuell bürokratisch definierten Softwareentwicklung. Erst die
Bewegung der agilen Prozesse hat die testgetriebene Entwicklung populär
gemacht. TDD sollte immer im Kontext mit anderen agilen Methoden
(Paarprogrammierung, Refactoring, fortlaufende Integration) gesehen
werden.
Der Grey-Box-Test besitzt sowohl Aspekte des White-Box-Tests als auch des
Black-Box-Tests. Mit dem White-Box-Test hat er gemeinsam, dass er
ebenfalls von den gleichen Entwicklern wie das zu testende System
geschrieben wird. Mit dem Black-Box-Test teilt er sich anfänglich die
Unkenntnis über die Interna des zu testenden Systems, weil der Test vor
dem zu testenden System kommt.
Integrationstests (z.B. von Anwendern postulierte Funktionstests) sind
dagegen eine aufeinander abgestimmte Reihe von Einzeltests, die dazu
dienen, verschiedene voneinander abhängige Komponenten eines komplexen
Systems im Zusammenspiel miteinander zu testen. Die erstmals im
gemeinsamen Kontext zu testenden Komponenten haben jeweils einen UnitTest erfolgreich bestanden und sind für sich isoliert fehlerfrei
funktionsfähig. Im Gegensatz zu Modultests werden Integrationstests meist
manuell ausgeführt. Sie sind nicht Thema dieses Vortrages.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
1. Grundlagen
Test Framework
Framework zur Ausführung automatisierter Tests. Besteht aus
n Klassen (und Attribute) zur Programmierung der Unit Tests
n Runner zur Testdurchführung
Console und GUI
n Integration in Entwicklungsumgebung (optional)
Der Console-Runner wird i.A. in einen übergeordneten Build-Prozess integriert.
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Historie
•SUnit für Smalltalk gilt als Mutter der xUnit-Systeme
•JUnit für Java (Erich Gamma und Kent Beck)
•NUnit für die .NET Welt
Bemerkenswerterweise sind alle drei Systeme Open Source und werden von
SourceForge.NET gehostet.
Implementierung
Die Implementierung von xUnit Frameworks in modernen Sprachen beruht
heute auf diesen Sprachmerkmalen:
•Attribute (.NET) oder Annotations (Java) zur Kennzeichnung von Testfällen
•Dynamisches Laden von Libraries mit Testfall-Klassen in den Runner
•Reflection zur Analyse der Testfälle durch den Runner
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
1. Grundlagen
Zyklus der testgetriebenen Entwicklung
1. Wähle den nächsten Test.
Der Test soll einfach sein.
2. Schreibe den Test.
Der Test muss fehlschlagen.
3. Sorge dafür, dass der Test funktioniert.
Lass es grün leuchten! Schnell!
4. Räume den Code auf.
Entferne doppelten Code, ändere Implementierungen wo notwendig,
achte auf Codekonventionen.
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Man kann nicht alles testen. Nichts zu testen ist Selbstmord. Wie findet man
die richtigen, die lohnenden Tests?
Tests sind eine Wette. Man wettet entweder darauf, dass etwas
funktioniert. Zeigt der Test das Gegenteil, ist nichts wichtiger, als den Test
zum Laufen zu bringen. Oder man wettet darauf, dass etwas nicht
funktioniert. Läuft der Test glatt durch, ist das fast noch beunruhigender,
als der erste Fall. Hier muss untersucht werden, ob der Code intelligenter
ist, als man dachte, oder ob man nur noch nicht den richtigen Test
geschrieben hat. Mit der Zeit lernt man, die Tests zu schreiben, die sich
auszahlen.
Code Coverage Analysen (Testgradabdeckung) können dabei helfen, die
richtige Menge an Tests zu finden. Sie haben jedoch nur begrenzten
Aussagewert hinsichtlich der Testqualität.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
1. Grundlagen
Vorteile von TDD
n Wartbarkeit
Aufgrund der Tests muss niemand Angst haben, durch Änderungen an einer
Komponente (Refactoring) existierende Funktionalität zu brechen.
n Design Qualität
Der Entwickler einer Komponente muss seine eigenen Klassen konsumieren,
bevor er sie schreiben kann.
n Code Qualität
Mit der Anzahl der Tests wächst die Qualität des Codes.
n Weniger Nebeneffekte
Programmierer arbeiten die meiste Zeit an korrekten Systemen.
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Beck nennt als zusätzlichen Vorteil das Vertrauen des Entwicklers in seinen
Code.
Ein weiterer Vorteil ist die Dokumentationsfunktion, die der Testcode
übernimmt. Guter, knapp kommentierter Testcode ersetzt jedes Quick StartHandbuch einer Komponente.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
1. Grundlagen
Probleme von TDD
n Existierende Projekte
à keine Tests vorhanden à ggf. fehlendes Test Framework
à unzureichende Trennung von GUI und funktionalem Code
n Ungeeignet für Anfänger
„Wie soll ich etwas testen, das noch nicht vorhanden ist?“
n Schlechte Tests
werden zu rosaroten Brillen.
n Isolation fällt schwer
Abhängigkeit von externen Systemen
(Schnittstellen, Datenbanken, Services)
n Unzureichende Tools für Datenbank-Projekte
Tests von Server-side Business Logic sind ein Stiefkind der Testgemeinde
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Existierendes System ohne vorhandene Tests, fehlendes Test Framework und
unzureichende Trennung zwischen GUI und funktionalem Code: so lassen sich
praktisch alle Visual Objects Projekte beschreiben. Auf diese Situation geht
das Kapitel zu VOUnit ein.
Auf das Problem der Anfänger (gilt nicht nur für Programmieranfänger im
Allgemeinen sondern auch für Anfänger bei Unit Tests) antwortet das
Extreme Programming z.B. mit der Methode der Paarprogrammierung. Eine
andere Antwort ist die Schulung von Entwicklern mit Hilfe von Test
Patterns, wie sie z.B. Mark Clifton in seinem Artikel auf codeproject.com
beschreibt.
Externe Systeme können über Mock-Objekte simuliert werden.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
2. NUnit vs. VSTS
NUnit
n (+) Open Source, kostenlos
n (+) Ausgereift
à Angelehnt an andere xUnit Implementierungen
à Erstes Release 2002
à Version 2 zugeschnitten auf .NET Framework
n (+) Offen
à VS 2003 à VS 2005 à VS Express à Sharp Develop à Mono
n (+) Geschaffen für TDD
n Add-Ons
z.B. NCover für Code Coverage und TestDriven.NET für VS-Integration
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Dieser Vortrag beruht auf Version 2.2.5
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
2. NUnit vs. VSTS
Visual Studio 2005 Team System (VSTS)
n (+) Enge Verzahnung mit anderen Funktionen des Team System
IDE Integration, Testsgradabdeckung, Projektmanagement, etc.
n (+) Test Case Generierung
n (-) Nur Visual Studio 2005 Team Editionen, hohe Lizenzkosten
VS 2005 Professional: 811,21 €
VS 2005 Team Developer:
5.586,21 €
(Zoschke, August 2006)
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Fazit
Die meisten Teams sind mit einer Version von VS Standard oder Professional
je Entwickler und NUnit gut gerüstet. Die mit Vulcan.NET kommende OEMVersion von Visual Studio reicht meines Erachtens nach nicht, da sie nicht
die Integration von C# und VB.NET enthält. Die vielen Beispiele zur
Programmierung mit .NET, die auf den einschlägigen Internet-Portalen (z.B.
codeproject.com oder gotdotnet.com) zu finden sind, können damit nicht
direkt in VS geöffnet und ausgeführt werden.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
3. Einführung in NUnit
Schritte zum SimpleVulcanTest.prg
n Neue Vulcan.NET Klassenbibliothek
n Referenz zu nunit.framework hinzufügen
à sollte sich nach der Installation im GAC befinden
n Testklasse schreiben
à notwendige Attribute und Methoden kommen aus dem Framework
à danach Build der Assembly
n NUnit Projekt in der NUnit GUI anlegen
à Assembly dem Projekt hinzufügen
à Test kann sofort laufen
n NUnit Projekt der VS Solution hinzufügen
à beim ersten Aufruf die NUnit GUI als Default Program definieren
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Installation
Die Installation von NUnit ist denkbar einfach: auf www.nunit.org gehen,
dort auf Download und die aktuelle Production Release herunterladen, am
einfachsten das Windows installer package. Darauf achten, die Version für
das .NET Framework 2.0 zu nehmen, da Vulcan.NET nur unter dieser Version
läuft.
Einstellen der Class Library
Bei der neuen Class Library sollte man die üblichen Schritte zur
Konfiguration der Assembly gleich zu Beginn durchführen:
• AssemblyInfo definieren
• Default Namespace in den Properties setzen
• In diesem Fall Treat Warnings As Errors in den General Settings
ausschalten
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
3. Einführung in NUnit
Ergebnis im GUI Runner
Test Klasse
Using System
Using NUnit.Framework
[TestFixture];
Class SimpleVulcanTest
Protected value1 As Int
Protected value2 As Int
[Setup];
Method Init() As Void Class SimpleVulcanTest
value1 := 2
value2 := 3
Return
[Test];
Public Method Add() As Void Class Simple…
Local result As Int
result := value1 + value2
Assert.AreEqual(6, result,
"Expected Failure.")
Return
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Und jetzt?
Lass es grün leuchten! Schnell!
Übungsaufgabe: SimpleVulcanTest.prg Testmethode für Testmethode
abarbeiten und nach jeder Methode die Tests erneut durchführen.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
3. Einführung in NUnit
Attribute
n TestFixture
à Kennzeichnet eine ganze Klasse als Testklasse
n Setup und TearDown
à Methoden werden vor und nach jeder Testmethode aufgerufen
n TestFixtureSetup und TestFixtureTearDown
à Methoden werden einmal vor und nach allen Testmethoden aufgerufen
n Test
à Kennzeichnet eine Methode als Test
n ExpectedException
à Zum Testen von erwarteten Ausnahmen (Exceptions)
n Weitere Attribute zur Steuerung der Testläufe
Ignore, Platform, Category, Explicit
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
3. Einführung in NUnit
Die Klasse im Reflector
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Reflection
Die NUnit Runner (GUI und Console) sind ein schönes Beispiel für die
Verwendung von Reflection im .Net Framework.
Die Attribute an der Klasse und an den Methoden, die man hier sieht,
steuern den NUnit Runner. Dieser durchsucht per Reflection die geladenen
Assemblies nach Testfällen. So weiß der NUnit Runner, welche Klassen er
instanzieren und welche Methoden er ausführen muss.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
3. Einführung in NUnit
Assertions
Die statischen Methoden der Klasse Assert sind die wichtigsten Werkzeuge beim
Schreiben von Testfällen.
n Equality
à Hat etwas den erwarteten Wert?
AreEqual und AreNotEqual
n Condition
à Ist ein Objekt in einem erwarteten Zustand
IsTrue, IsFalse, IsNull, IsNotNull, IsNaN, IsEmpty, IsNotEmpty
n Identity
à Referenzieren zwei Variablen auf dasselbe Objekt?
AreSame, AreNotSame und Contains
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Alle Methoden haben zahlreiche Überladungen.
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Testgetriebene Entwicklung
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3. Einführung in NUnit
Assertions
n Type
à Ist ein Objekt von einem bestimmten Typ?
IsInstanceOf, IsNotInstanceOf,
IsAssignableFrom, IsNotAssignableFrom
n Comparison
à Ist ein Objekt größer/kleiner als ein anderes?
Greater und Less
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Neuerungen in der kommenden Version 2.4 vor allem bei den Assertions:
•CollectionAssert
•FileAssert
•Assert-Methoden
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Testgetriebene Entwicklung
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4. TDD Beispiel
Aufgabe: Stack-Klasse test driven entwickeln
Methoden und Eigenschaften der Klasse
n Push()
à Objekt von oben auf den Stack legen
n Pop()
à Objekt von oben wieder vom Stack nehmen und zurückgeben
n Top()
à Oberstes Objekt vom Stack zurückgeben aber auf dem Stack lassen
n IsEmpty
à true, wenn sich keine Objekte auf dem Stack befinden
basiert auf Kapitel 2 des Buchs von Jim Newkirk und Alexei Vorontsov.
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Hört sich einfach an, oder?
Aufgabe: Schreiben Sie eine kurze Liste der Tests, die Sie benötigen werden.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
4. TDD Beispiel
Inhalte der Beispielsession
n Trennung von Code und Testcode
à Getrennte Bibliotheken
à Testbibliothek referenziert NUnit.Framework und den eigentlichen Code
n Test-driven Design
à Der Code folgt dem Test, TDD ist eine agile Methode,
keine nachträgliche Pflichtaufgabe!
n Das Ziel
à Alles ist grün
n Debugging von Bibliotheken mit Unit Tests
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Download des Buchkapitels zum Beispiel
Die Session wurde von C# auf Vulcan.NET. Sie
basiert auf Kapitel 2 des Buchs von
Jim Newkirk und Alexei Vorontsov. Das Kapitel kann als PDF von www.testdriven.com
heruntergeladen werden.
Der Vulcan.NET Sourcecode liegt dieser Präsentation bei.
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Testgetriebene Entwicklung
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4. TDD Beispiel
Debugging
Der GUI Runner von NUnit eignet sich auch als Prozeß für das Debuggen von
Code in Bibliotheken.
n NUnit GUI starten
n In Visual Studio: Debug, Attach to Process…
à NUnit Prozeß auswählen
n Breakpoints im Sourcecode setzen
n Testmethode in NUnit laufen lassen
Alternative ist das (für professionelle Entwickler) kostenpflichtige Tool
TestDriven.NET
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Testgetriebene Entwicklung
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5. VOUnit
Probleme bei der Entwicklung eines Test Frameworks für Visual Objects
Begrenzte Fähigkeiten der Sprache VO:
n Keine Attribute
à Wie Klassen als TestFixture kennzeichnen ?
à Wie Methoden als Testmethoden kennzeichnen ?
à Wie erwartete Exceptions signalisieren ?
n Keine Interfaces
à siehe dazu den Vortrag von Meinhard Schnoor-Matriciani
über Design Patterns mit VO und Vulcan.NET
n Eingeschränkte Reflection
à ClassList, MethodList etc.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
5. VOUnit
TestFixture
Alle Tests stehen in DLLs. Die DLLs müssen folgende Funktion enthalten.
Anhand dieser Funktion akzeptiert der Runner eine DLL als Testsuite.
Die Testklassen müssen von BaseTest vererben.
Der Runner betrachtet alle Klassen, die von BaseTest vererben,
als TestFixtures.
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Testgetriebene Entwicklung
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5. VOUnit
Attribute
Eine Beschreibung der Testmethoden im Konstruktur der Testklasse
ersetzt die Attribute.
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Die Parameter an den Konstruktur von TestAttribute sind:
•symMethod
•nRepeat
•lIgnore
•aExpectedExceptions
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Testgetriebene Entwicklung
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5. VOUnit
Assertions
VO kennt keine statischen Methoden. Aber Funktionen.
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Testgetriebene Entwicklung
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5. VOUnit
Console Runner starten
Die Test-DLLs werden als Parameter an die Kommandozeile übergeben.
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Status von VOUnit
VOUnit ist eine Beta-Version. Es fehlen noch dringend:
•GUI Runner
•Mehr Assert-Funktionen
Dennoch befindet sich VOUnit in unserem Entwicklungsteam bereits im
Einsatz. Nun, da wir VOUnit zu Open Source machen, würden wir uns über
Beiträge anderer Entwickler sehr freuen.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
5. VOUnit
Wann schreibe ich neue Tests?
n Fehlerbehebung
à Erst den Test schreiben, der den Fehler reproduziert, dann den Fix.
n Code wird überarbeitet (Refactoring)
à Was kann der alte Code eigentlich alles?
Das ist der größte, frustrierendste und schwierigste Teil bei der Einführung.
n Neuer Code
à Es gelten dieselben Regeln wie bei komplett neuen Systemen.
n Unklare Schnittstellen
à Ich weiß nicht, wie eine Komponente, Klasse oder Methode
richtig verwendet wird.
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„When we get bug reports, we're trying to follow a methodology of writing
a test first that fails. Then we fix the bug and make sure the test passes.“
Don Caton, 08.08.06, auf vo.vops.vulcandotnet
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Testgetriebene Entwicklung
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6. Mehr Testverfahren
Weitere Bereiche und entsprechende Tools sind:
n GUI
à NUnitForms (Tests von System.Windows.Forms Applikationen)
à Mercury und andere kommerzielle Tools
à MVC-Ansatz (Trennung von zu testendem Code und Darstellung)
n Mock Objects
Mock Objects bilden das Verhalten zu testender, externer Komponenten
(z.B. serielle Schnittstellen) nach, damit automatische Tests laufen können.
à NMock oder DotNetMock
n Datenbank-Code
à SQLUnit oder NDBUnit
n Webseiten
à NUnitASP
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MVC-Ansatz
Auch hier gilt der Verweis auf die Session von Meinhard Schnoor-Matriciani
zu Design Patterns.
Eine Reihe der hier genannten Tools sind Add-Ons zu NUnit.
SQLUnit
Das sicher recht leistungsfähige Tool ist in Java geschrieben und baut für
Entwickler aus dem Bereich VO oder DotNet leider recht hohe Hürden
hinsichtlich Installation und Definition der Tests auf. Ein gleichwertiges
Pendant in der DotNet-Welt fehlt noch.
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
7. Integration von TDD in den Software-Entwicklungsprozess
Ziel der Einführung von TDD muss die Integration in einen allgemeinen
Qualitätsprozess (z.B. Extreme Programming) oder andere Agile Methoden sein.
Dazu gehören:
n Versionskontrollsystem
à CVSNT, SubVersion, MS Team Services
n Build Tools
für kontinuierliche Builds auf einem zentralen Integrationsrechner
à NAnt, MSBuild, CruiseControl.NET, FinalBuilder
n Qualitätssicherung
à Code Coverage mit NCover und NCoverExplore
à Kodierungsregeln überprüfen mit FXCop
à Design Patterns
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Build Tools
NAnt: Der Klassiker der Open Source Gemeinde, sehr umfangreich, viele
Plugins.
MSBuild: Bestandteil des .NET SDK, kann Visual Studio Solution Files (.SLN)
laden.
CruiseControl: http://sourceforge.net/projects/ccnet/
FinalBuilder: http://www.finalbuilder.com/
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Testgetriebene Entwicklung
mit Vulcan.NET und Visual Objects
8. Fragen und Diskussion
?
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27
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Gesellschaft für Softwareentwicklung
und Unternehmensberatung mbH
Martinstrasse 1
44137 Dortmund
www.appfact.com
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Literaturverzeichnis
Newkirk, Jim; Vorontsov, Alexei: Test-Driven Development in Microsoft .Net,
Microsoft Press 2004.
Wikipedia
http://de.wikipedia.org/wiki/Agile_Methode
http://de.wikipedia.org/wiki/Testgetriebene_Entwicklung
http://de.wikipedia.org/wiki/Unit-Test
Homepage von NUnit: www.nunit.org
Beck, Kent: Extreme Programming. Die revolutionäre Methode für
Softwareentwicklung in kleinen Teams; Addison Wesley 2000.
Fowler, Martin: Refactoring: Improving the Design of Existing Code, Addison
Wesley 1999.
Clifton, Mark: Advanced Unit Test, Part V - Unit Test Patterns
http://www.codeproject.com/gen/design/autp5.asp
Ein schöner Überblick über Bücher, Software und Links hierzu findet sich in
diesem Blog:
http://codebetter.com/blogs/darrell.norton/articles/50337.aspx
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