1、概述
測試優先是測試驅動開發(Test-Driven Development, TDD)的核心思想，它要求在編寫產品代碼前先編寫基于產品代碼的測試代碼。在測試驅動開發的單元測試中，對GUI應用實施自動測試應該是測試驅動開發的軟肋之一。由于界面的操作是有由人來完成的，所以要想在GUI中完成單元自動測試是有一定難度的。Kent Beck在它的《測試驅動開發》中就曾提到過這個問題。
本文將通過一個例子來講解在測試驅動開發中如何針對GUI進行單元測試。這個例子是 David Astels著的《測試驅動開發實用指南(影印版)》中一個關于影片列表管理的例子。該書中文版即將在國內出版。書中討論并介紹了開發這個例子的多種方法。筆者將介紹其中的一種，并且為了方便使用C 的朋友的學習，書中的代碼我用C 寫了一遍，類名和變量名盡量和原書保持一致，以方便閱讀該書的C 讀者。在此也要感謝David Astels給我們帶來如此精彩的一本書。
本文敘述背景為：CppUnit1.9.0, Visual C 6.0, Windows2000 pro。文中敘述有誤之處，敬請批評指正。如果讀者對CppUnit還沒有一定的了解，可以先參考筆者的另一篇文章《CppUnit測試框架入門》。
2、需求分析
對于這個影片管理的應用，我們主要實現增加、刪除和顯示影片列表的功能�；谶@些需求，我們可以畫一張GUI草圖。
界面的控件主要有：一個顯示所有影片的列表listbox控件，一個填寫新的影片名的edit控件,一個增加button控件，一個刪除button控件。由此，我們的開發目標就十分的明確了。
3、編寫UI測試代碼
這部分的UI測試代碼主要是測試各個控件是否正確生成并且是可見的，以及測試一些控件的label文字是否正確。
我們從TestCase繼承一個類TestWidgets用于測試窗口，并添加四個測試，分別測試listbox、edit、add button、delete button。
| class TestWidgets : public CppUnit::TestCase { CPPUNIT_TEST_SUITE(TestWidgets); CPPUNIT_TEST(testList); CPPUNIT_TEST(testField); CPPUNIT_TEST(testAddButton); CPPUNIT_TEST(testDeleteButton); CPPUNIT_TEST_SUITE_END(); public: TestWidgets(); virtual ~TestWidgets(); public: virtual void setUp(); virtual void tearDown(); void testList(); void testField(); void testAddButton(); void testDeleteButton(); private: MovieListWindow* m_pWindow; }; |
其中,MovieListWindow是一個窗口類。我們來看看其中的一個測試，請看代碼中的注釋。
| void TestWidgets::testAddButton() { //得到btn指針 CButton* pAddButton = m_pWindow->GetAddButton(); //檢查是否生成btn CPPUNIT_ASSERT(pAddButton->m_hWnd); //檢查btn是否可見 CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(TRUE, ::IsWindowVisible(pAddButton->m_hWnd)); CString strText; pAddButton->GetWindowText(strText); CString strExpect = "Add"; //檢查btn的Label文字是否正確 CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(strExpect, strText); } |
編譯測試代碼，編譯器會給我們一些出錯信息。這要求我們必須馬上編寫產品代碼以讓編譯通過。首先第一個要實現的產品代碼就是MovieListWindow窗口類。
| class AFX_EXT_CLASS MovieListWindow : public CDialog { public: MovieListWindow(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor CListBox* GetMovieListBox(){return &m_MovieListBox;}; CEdit* GetMovieField(){return &m_MovieField;}; CButton* GetAddButton(){return &m_AddBtn;}; CButton* GetDeleteButton(){return &m_DeleteBtn;}; void Init(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(MovieListWindow) enum { IDD = IDD_MOVIELISTDLG }; CButton m_AddBtn; CButton m_DeleteBtn; CEdit m_MovieField; CListBox m_MovieListBox; //}}AFX_DATA // Overrides // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(MovieListWindow) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL // Implementation protected: // Generated message map functions //{{AFX_MSG(MovieListWindow) //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() }; |
在MovieListWindow窗口類中我們實現了需要的控件以及針對這些控件的一些方法，如GetMovieListBox()等，本文在此不做詳述。編譯測試代碼和產品代碼，檢查是否通過。如未通過則繼續檢查產品代碼以使編譯和測試通過。
4、編寫控件行為測試代碼
接下來應該是編寫點擊add button和delete button的測試代碼了。同樣,我們從TestCase繼承出TestOperation：
| class TestOperation : public CppUnit::TestCase { CPPUNIT_TEST_SUITE(TestOperation); CPPUNIT_TEST(testMovieList); CPPUNIT_TEST(testAdd); CPPUNIT_TEST(testDelete); CPPUNIT_TEST_SUITE_END(); public: void testMovieList(); void testAdd(); void testDelete(); public: void setUp(); void tearDown(); TestOperation(); virtual ~TestOperation(); private: static CString LOST_IN_SPACE; CStringArray m_MovieNames; MovieListWindow* m_pWindow; MovieListEditor* m_pEditor; }; |
你會發現，在TestOperation類中出現了一個成員變量MovieListEditor* m_pEditor。類MovieListEditor是一個用來保存影片數據以及對影片數據進行增加，刪除操作的管理類。后面我們會給出它的實現�？纯磗etUp()做了什么：
| void TestOperation::setUp() { //創建一個MovieListEditor實例 m_pEditor = new MovieListEditor(); m_MovieNames.RemoveAll(); //將MovieListEditor中的影片列表拷貝到m_MovieNames,為后面測試作準備 for(int n=0; n<m_pEditor->GetMovies()->GetSize(); n ) { m_MovieNames.Add(m_pEditor->GetMovies()->GetAt(n)); } } |
我們來看看添加影片的測試，請看代碼注釋：
| void TestOperation::testAdd() { //拷貝一份movie list CStringArray MovieNamesWithAddition; for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n ) { MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n)); } MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE); //生成窗口 MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor); pWindow->Init(); //填寫新的影片的名稱 CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField(); pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE); //點擊add btn CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton(); ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0); //檢查列表控件中是否已加入新的影片 CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox(); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount()); //檢查列表控件中影片名是否正確 CString strNewMovieName; pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName); //銷毀窗口 pWindow->DestroyWindow(); delete pWindow; pWindow = NULL; } |
編譯后會有出錯信息，主要的錯誤有：
a)、我們把m_pEditor保存在MovieListWindow中了，這需要我們修改原來的MovieListWindow的構造函數。
b)、沒有MovieListEditor類。
MovieListEditor的實現如下：
| class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor { public: MovieListEditor(); virtual ~MovieListEditor(); public: virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;}; virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);}; virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);}; private: CStringArray m_arMovieList; }; |
再次編譯,已經通過.運行測試,發現在：
| CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount()); |
測試通不過。檢查后知道原因是，我們在測試代碼里：
| ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0); |
給add button發送了點擊按鈕的消息，但是在MovieListWindow 窗口中我們沒有加入消息的響應函數，因此測試沒有通過。趕緊添加消息響應函數。
| void MovieListWindow::OnClickAddButton() { UpdateData(); CString strNewMovieName; m_MovieField.GetWindowText(strNewMovieName); if("" != strNewMovieName) { m_pEditor->Add(strNewMovieName); m_MovieListBox.AddString(strNewMovieName); } } |
編譯、測試、通過。
5、Mock Objects
在刪除操作的單元測試中，我們遇到的一個問題是，影片列表的數據應該是保存在一個文本文件或者數據庫當中的，如果我們編寫的測試依賴于這些實際的文件或數據庫，那么我們的測試就會受制于這些外部的資源。一旦文件或者數據庫里的數據發生變化，必然會波及到我們的測試代碼，從而產生錯誤的測試信息。前面的MovieListEditor中我們沒有加入一些初始化的數據,在測試刪除操作時會遇到一些問題 。
這里，我們引入Mock Objects。Mock Objects用來模擬外部復雜的資源（如數據庫，網絡連接等），使UI可以測試那些依賴于這些復雜外界資源的模塊。例如在測試一個跟數據庫有關系的模塊時，我們并不一定要建立一個真實的數據庫連接，而只需建立一個Mock Objects就可以了。測試所需的數據都存在于這個Mock Objects�？梢哉f，Mock Objects為我們提供了一個輕量級的、可控制的、高效的模型。
在本例中，影片的增加、刪除都會跟文件或數據庫操作發生關系。這時我們就可以利用Mock Objects來隔離測試代碼與文件或數據庫。使用Mock Objects一般有以下幾個步驟：
a)、定義一個外部資源的接口.(這個接口一般是可以在重構過程中提煉出來的)。
b)、定義一個Mock Objects，從外部資源的接口繼承下來，實現外部資源的接口。
c)、創建一個Mock Objects，并設置它的內部期望值。
d)、把創建的這個Mock Objects傳遞給需要測試的模塊進行操作。
e)、操作完畢后將Mock Objects內部的狀態與期待狀態比較。 現在我們就根據這個步驟來實現本例子中的Mock Objects.通過對前面的代碼進行重構,我們可以提煉出一個接口MovieListEditor：
| class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor { public: MovieListEditor(); virtual ~MovieListEditor(); public: virtual CStringArray* GetMovies()=0; virtual void Add(CString strMovie)=0; virtual void Delete(int nIndex)=0; }; |
請注意它和前面我們定義的MovieListEditor的不同。接下來，我們應該定義一個Mock Objects，當然它是從MovieListEditor繼承下來的：
| class mockEditor : public MovieListEditor { public: mockEditor(); virtual ~mockEditor(); public: virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;}; virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);}; virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);}; private: CStringArray m_arMovieList; }; |
然后給這個Mock Objects設置初識值，我們選擇在它的構造函數里進行。
| mockEditor::mockEditor() { m_arMovieList.Add("Star Wars"); m_arMovieList.Add("Star Trek"); m_arMovieList.Add("Stargate"); } |
我們添加了三個影片用于測試。接著，應該把這個MockObjects的一個實例傳遞給需要測試的模塊。這里就是我們要測試的UI(MovieListWindow)。
| m_pEditor = new mockEditor(); MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor); |
最后我們來看看經過修改后的新的測試添加影片的方法：
| void TestOperation::testAdd() { //拷貝一份movie list CStringArray MovieNamesWithAddition; for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n ) { MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n)); } MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE); //生成窗口 MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor); pWindow->Init(); //填寫新的影片的名稱 CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField(); pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE); //點擊add btn CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton(); ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0); //檢查列表控件中是否已加入新的影片 CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox(); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount()); //將Mock Objects的內部數據和期望值進行比較 CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), m_pEditor->GetMovies()->GetSize()); //檢查列表控件中影片名是否正確 CString strNewMovieName; pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName); //將Mock Objects的內部數據和期望值進行比較 int nIndex = m_pEditor->GetMovies()->GetSize(); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1)); //銷毀窗口 pWindow->DestroyWindow(); delete pWindow; pWindow = NULL; } |
請注意，這里測試的數據都是mockEditor里的，而且在UI進行添加操作后，還將mockEditor內部的狀態與期待狀態做了比較。
| CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), m_pEditor->GetMovies()->GetSize()); CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1)); |
其他刪除操作的測試跟添加類似，在此不做詳述。至此，我們就完成了這個GUI應用程序的開發。
6、源碼說明
本文附帶的代碼包括三個Project，分別是Movie、 GuiTestFirst、AppMovieList.Movie是產品代碼.GuiTestFirst是測試代碼。AppMovieList是使用Movie輸出的產品代碼而寫的應用程序，它從MovieListEditor繼承出一個新的影片管理類 MyEditor。它主要是演示如何使用我們提煉出來的MovieListEditor接口。例如你可以實現CXmlMovieListEditor，CAccessMovieListEditor等等。進入GuiTestFirst打開所有這些工程。
7、總結
a)、對GUI應用實施測試優先開發方法，這在測試驅動開發中并不是必須的，可根據開發的實際情況來選擇。
b)、我們通過引入Mock Objects，我們使測試代碼和外部復雜的資源隔離開來，同時也使我們能夠從中既有代碼中提煉出清晰的接口，使代碼整潔可用。
8、參考資料
- 《測試驅動開發實用指南(影印版)》David Astels
- 《測試驅動開發(中文版)》Kent Beck
- 《Endo-Testing: Unit Testing with Mock Objects》Tim Mackinnon, Steve Freeman, Philip Craig
文章來源于領測軟件測試網 http://www.kjueaiud.com/
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