基于Python的行为驱动开发实战

行为驱动开发(Behavior-Driven Development,BDD)是一种卓越的开发模式。能帮助开发者养成日清日结的好习惯,从而避免甚至杜绝“最后一分钟”的情况出现,因此对提高代码质量是大有裨益的。其与Gherkin语法相结合的测试结构及设计形式,使得对团队的全部成员包括非技术人员都具有极好的易读性。

所有代码都必须进行测试,这意味着上线时把系统瑕疵降到最低甚至为零。这需要与完整的测试套件相配,从整体把控软件行为,使得检测与维护都能有序进行。这就是BDD的魅力所在,难道不心动吗?

什么是BDD?

BDD的概念和理论源自TDD(测试驱动开发),类似于TDD的理论要点是在编码前先写好测试。不同点是除了使用单元测试进行细粒度化测试,还使用接受测试(acceptance tests)贯穿程序始末。接下来我们会结合Lettuce测试框架进行讲解。

BDD过程可简单概括为:

  • 编写一个缺陷接受测试
  • 编写一个缺陷单元测试
  • 使单元测试通过
  • 重构
  • 使接受测试通过

在每个功能里,如有需要重复上述步骤。

敏捷开发中的BDD

在敏捷开发中,BDD更是如鱼得水。

如果项目的新功能和新需求每隔一、两个星期就发生变更,那么该团队需要配合进行快节奏的测试和编码工作。Python中的接受和单元测试可以帮助实现该目标。

接受测试为人熟知的是使用了一个英文格式的“特性”描述文件,内容是含有的测试以及个别测试。这样做的好处是使整个项目团队都参与其中,除了开发者,还有管理者与商业分析者等不参与实际测试过程的非技术成员。

特性文件的编写遵循全员可读的规则,使技术和非技术成员都能清楚理解与接收。如果只包含单元测试,那么有可能会导致需求分析不全面或不能达成共识。接受测试的最大优点是适用性强,不论项目规模大小都能运用自如。

Gherkin语法

通常会使用Gherkin来编写接受测试,Gherkin来自Cucumber框架,由Ruby语言所编写。Gherkin语法十分简单,在Lettuce Python中主要使用以下8点来进行特性和测试的定义:

  • Given假设
  • When时间
  • Then下一步
  • And与
  • Feature特性:
  • Background背景:
  • Scenario Outline场合大纲:

安装

使用Python常用的pip install语句就可完成Lettuce包的安装:

$ lettuce /path/to/example.feature用于运行测试。可以每次只运行一个测试文件,或者是提交目录名来运行目录下的所有文件。

为了使测试的编写和使用更加容易,我们建议把nosetests也安装好:

特性文件

特性文件由英语写成,内容是测试所覆盖的程序范围。此外还包括测试的创建任务。换言之,你除了需要编写测试,还得规范自己就程序的方方面面编写出良好的文档。这样做的好处是使自己对代码上下都心中有数,明确下一步做什么。随着项目规模的扩大,文档的重要性会逐步显现;例如重新回顾某个功能或对某个调用API进行回溯等等。

接下来会结合TDD中的一个实例创建一个特性文件。该实例是一个由Python写成的简易计算器,同时会演示接受测试的基本写法。目录构成的建议是建立两个文件夹,一个是app,用于放置代码文件如calculator.py;另一个是tests,用于放置特性文件夹。

calculator.py:

tests/features目录下的特性文件calculator.feature

从该例子不难看出特性文件的描述是非常直截了当的,能够使全体成员都能看明白。

特性文件的三个要点:

  • Feature block(特性区块):该处描述了测试组所涵盖的程序内容。这里不执行任何代码,但能使阅读者明白正要进行什么样的特性测试。
  • Background block(背景区块):先于特性文件中每个场景(Scenario)区块执行。这类似于SetUp()方法用于进行创建代码的编写,例如进行条件和位置的编写。
  • Scenario block(场景区块):这里用于定义测试。第一行用作文档再一次的描述,接着是测试的具体内容。以这样的风格编写测试难道不是很简单吗?

步骤(Steps)文件

除了特性文件,步骤文件也是必须的,这是“见证奇迹的时刻”。显然地,特性文件本身不会做出什么结果;它需要步骤文件依次地与Python执行代码一一映射才有最后的结果输出。这里应用的是正则表达式。

正则表达式?不会过于复杂吗?其实在BDD世界里,正则表达式常用于捕捉整个字符串或从某行抓取变量。所以熟能生巧。

正则表达式?在测试中使用不会太复杂吗?在Lettuce是不会的,反而是非常简单的。

以下是对应的步骤文件的编写:

文件首部分是标准的导入写法。例如对Calculator的访问和Lettuce工具的导入,还有nosetest包中assert_equals断定方法的导入。接下来,你就可以开始针对特性文件的每一行进行步骤定义。如前所述,正则表达式很多时候用于提取整个字符串,除了有时需要在某行对变量进行访问。

在这个例子中, 里的@step起到解码提取的作用;u字母的意思是以unicode编码方式进行表达式执行。接着是使用正则表达式对引用的内容进行匹配,这里是要进行相加的数字。

然后是对Python方法传入变量,变量名可任意定义,这里使用x和y作为calculator add方法的传入变量名。

此外需要介绍world变量的使用。world是一个全局容器,使得变量可以在同一场景的不同步骤中使用。否则,所有变量只对应于其所在方法可用。例如把add方法的运算结果存放于某个step,而在另一外一个step进行结果的断定。

特性的执行

特性文件和步骤文件都完成后,接下来可以运行测试来看看能否通过。内建测试运行机的Lettuce执行方式是很简单的,例如lettuce test/features/calculator.feature:

Lettuce的输出是非常工整的,它清楚显示了哪行特性文件代码被执行了,然后对成功执行的行以高亮绿色显示。此外还显示了正在运行的特性文件以及行号,这对于测试失败时进行特性文件缺陷行的查找是很有帮助的。输出末尾是特性,场景,步骤的执行个数以及通过个数的结果汇总。本例中所有测试都通过了。但如果出现错误,Lettuce会如何处理呢?

首先得对calculator.py代码进行修改,把add方法改为两数相减:

再次运行,看看Lettuce是如何对错误进行说明的:

显然,实际结果0与预期结果4是不符的。Lettuce清楚显示了该问题,接下来就是调试排错直到通过的时间了。

其它工具

在Python中还提供了很多不同的工具来进行类似的测试,这些工具基本源自Cucumber。例如:

  • Behave:这是一个Cucumber接口。文档配套齐备,保持更新,有不少的配套工具。
  • Freshen:另一个Cucumber接口,配套网站有完整的教程和实例,安装方式都是简单的pip方式。

不论使用什么工具,只要对某个工具运用熟练了,其它的自然能融会贯通。对教程文档的熟读是成功的第一步。

优点

自信地进行代码重构

使用一个完整测试套件的优点是显而易见的。找到一个强大的测试套件,会让代码重构工作事半功倍,信心满满。

随着项目规模的不断扩大,如果缺乏有效的工具,这不啻会使回溯和重构工作困难重重。如果有一套完整的接受测试来与每个特性一一对应,那么将能使变更工作有序不紊地进行,不会对现有功能模块造成破坏。

全员都能参与其中的接受测试,将能极大地提升团队战斗力,一开始就朝着同一目标前进。程序员可把精力用在精确的目标上,避免需求范围的失控;测试员可就特性文件进行一一检阅,把测试环节做到极致。最后形成良性循环,使得程序的每个特性都完美交付。

综述

结合上述过程和工具,在过往工作过的团队中我们都曾取得不错的成绩。BDD开发方式可使整个团队保持专注,保持自信,保持活力,并使潜在错误降到最低。

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