Unit Test: Was es ist und wie es gemacht wird

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Unterbrechungen und Störungen in IT-Systemen können Unternehmen erhebliche Kosten verursachen. Studien deuten darauf hin, dass die durchschnittlichen Kosten für die Behebung von Ransomware-Angriffen in Deutschland pro Vorfall 32.300 € betragen. Die bundesweiten Gesamtkosten anhand des Durchschnitts belaufen sich auf 631.584.352 €. Dies unterstreicht die finanzielle Belastung, die Unternehmen erleiden können, wenn ihre IT-Systeme kompromittiert werden [1].

Dazu kommt, dass ineffiziente oder unzureichend gesicherte IT-Systeme oft zu Verzögerungen und Produktivitätsverlusten führen, die wiederum die Betriebskosten erhöhen. Eine proaktive Investition in die Sicherheit und Qualitätssicherung der Software kann langfristig zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, indem kostspielige Störungen und Ausfälle vermieden werden.

Unentdeckte Fehler können teuer zu beheben sein, ebenso wie die Kosten für die Identifizierung und Entwicklung von Lösungen für Softwarefehler. Noch wichtiger ist, dass Softwaremängel die Erfahrung der Endbenutzer beeinträchtigen können, was zu einer Kundenabwanderung führen kann. 

Softwaretests sind ein proaktiver Ansatz zur Identifizierung und Behebung von Softwarefehlern, von Bugs bis hin zu Systemausfällen. Von Unit Tests bis hin zu Stresstests gibt es mehrere Methoden zur Durchführung von Softwaretests. 

In diesem Artikel erhalten Sie einen Überblick über Unit Tests, einschließlich ihrer Vorteile, bewährter Verfahren und Anleitungen zum Schreiben von Unit-Testfällen.

Was ist ein Unit Test?

Beim Unit Testing werden die kleinsten funktionalen Komponenten einer Anwendung genau untersucht. 

Die einzelnen Komponenten, die gemeinhin als Units bezeichnet werden, werden jeweils auf ihre Effizienz getestet. 

Das Arranger-Act-Assert-Muster (AAA) ist ein weit verbreiteter Ansatz für das Schreiben von Unit Tests. Die Initialisierung einer isolierten oder individuellen Komponente einer Anwendung, die getestet werden soll (das zu testende System oder SUT), erfolgt in der Arrange-Phase. In der zweiten Phase (Act), wird das SUT mit gezielten Testbedingungen getestet. In der Assert-Phase schließlich wird das resultierende Verhalten des SUT verifiziert.

Wenn das beobachtete Verhalten mit dem erwarteten Ergebnis übereinstimmt, ist der Unit Test erfolgreich. Ein Fehlschlag bedeutet, dass möglicherweise ein Problem innerhalb des zu testenden Systems besteht. 

Unit Tests sind speziell darauf ausgelegt, Code zu testen, der frei von externen Abhängigkeiten ist, wie z. B. Interaktionen mit der Datenbank oder Webdiensten.

Wer führt den Unit Test durch?

Softwareentwickler sind in der Regel für die Durchführung von Unit Tests zuständig, aber auch Qualitätssicherungsingenieure (QA) können an der Durchführung von Unit Tests beteiligt sein . 

In der Regel führen die Entwickler die Tests während der Entwicklungsphase einer Anwendung oder Software durch. Für Entwickler und Programmierer ist es wichtig, Unit Tests zu beherrschen, da sie die Qualität ihrer Produkte verbessern, was bedeutet, dass ihre Projekte weniger Fehler aufweisen und weniger Zeit für die Fertigstellung benötigen. 

Wussten Sie, dass Sie mit der Python-Bibliothek „pytest“ Unit Tests innerhalb eines Programms durchführen können? Eine weitere interessante Funktion ist die automatische Erkennung von Testmodulen und -funktionen.

Die Bedeutung von Unit Tests in der Softwareentwicklung

Testen ist selten zufällig oder willkürlich. 

Vielmehr folgt das Testen von Software einem Zyklus. Eine Anwendung durchläuft vor der allgemeinen Freigabe vier Testphasen: 

1. Einheitstests 

2. Integrationstests 

3. Systemtests 

4. Abnahmetests 

Unit Tests dienen als Grundlage für alle nachfolgenden Tests, was bedeutet, dass die Qualität und der Umfang der Unit-Tests einen erheblichen Einfluss auf die Effektivität der anderen Tests und die Gesamtleistung einer Anwendung haben.

Arten von Unit Tests

Manuelle Unit Tests und automatisierte Unit Tests sind zwei Varianten von Unit Tests. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über beide.

Manuelle Unit Tests

Beim manuellen Unit Testing testen die Entwickler einen bestimmten Abschnitt einer Anwendung, indem sie manuell in den Quellcode eingreifen. Die Entwickler können Codezeilen hinzufügen oder entfernen, um die Effizienz der Einheiten zu prüfen. 

Dieser Prozess kann teuer und zeitaufwändig sein, da das Isolieren und Testen unabhängiger Einheiten mit zunehmender Komplexität des Codes immer schwieriger wird. 

Automatisierte Unit Tests 

Schneller und kostengünstiger sind automatisierte Unit Tests, die nur minimale Eingriffe der Entwickler erfordern. Diese Art von Tests ermöglicht die Isolierung von Code für unabhängige Tests, indem der Code in einer Testumgebung dupliziert wird, wodurch alle Abhängigkeiten zwischen den Codeeinheiten aufgedeckt werden. 

Automatisierte Unit Tests werden in der Regel als in die Software integrierte Codeschnipsel geschrieben. Der eingebettete Code für die Tests wird vor der Bereitstellung der Software gelöscht.

Vor- und Nachteile von Unit Tests

Unit Tests haben mehrere Vorzüge. Sie haben jedoch auch ihre Grenzen. 

Wichtige Vor- und Nachteile von Unit Tests sind:

Vorteile von Unit Tests

• Frühe Fehlererkennung: Unit Tests erhöhen die Wahrscheinlichkeit, Fehler frühzeitig während des Entwicklungsprozesses zu finden.

• Fehlerlokalisierung: Da sich Unit Tests auf isolierte Codemodule konzentrieren, ist es einfacher, Fehlerquellen genau zu bestimmen.

• Code-Dokumentation: Sie bieten eine formelle Dokumentation des Codes, die die Kommunikation zwischen Entwicklern und Projektkoordinatoren verbessert.

Nachteile von Unit Tests

• Begrenzte Abdeckung: Unit Tests decken möglicherweise nicht alle Fehlerquellen im Code ab.

• Schulungsbedarf: Entwickler benötigen eine spezifische Schulung, um Unit Tests effektiv durchführen zu können.

• Wartungsintensiv: Änderungen am Code erfordern häufige Aktualisierungen der Unit Tests, was den Zeitaufwand erhöht.

Werkzeuge für Unit Tests

Werkzeuge sind ein wesentlicher Bestandteil der Automatisierungstests.

Häufig verwendeter Open-Source-Tools für automatisierte Unit Tests sind:

1. JUnit 

Die JUnit-Plattform bietet eine Basis für den Start von Test-Frameworks auf der Java Virtual Machine (JVM). Die aktuelle Version JUnit 5 ist mit der Java 8 Plattform und höher kompatibel. 

JUnit 5 zielt darauf ab, das Innenleben der Testerkennung und -ausführung von der externen Filterung und Konfiguration zu trennen, die von IDEs und Build-Tools durch einen Launcher benötigt werden, der die Erkennung, Filterung und Ausführung von Tests ermöglicht. Die Custom TestEngine ermöglicht die Integration von Testbibliotheken wie Spock, Cucumber und FitNesse mit JUnit.

2. NUnit

NUnit ist ein Open-Source-Framework für Unit Tests für alle .NET-Sprachen. NUnit wurde ursprünglich von JUnit abgeleitet, aber die aktuelle Version wurde komplett überarbeitet und bietet nun viele neue Funktionen sowie Unterstützung für eine breite Palette von .NET-Plattformen. Benutzerdefinierte Attribute helfen bei der Identifizierung von Tests in NUnit.

3. PHPUnit

PHPUnit ist ein Framework für Unit Tests in PHP. Als eine Instanz der xUnit-Architektur für Unit-Tests bietet PHPUnit Unterstützung für verschiedene Ansätze zur Strukturierung, Organisation und Kombination von Tests in einer Testsuite. 

PHPUnit kann auch dabei helfen, riskante Tests zu identifizieren, wie z.B. einen falsch-positiven Test, der ein falsches Gefühl für die Stabilität des Codes vermitteln kann. 

Wussten Sie, dass NASA Assertion-basierte Unit Test-Tools einsetzt, um Flugsoftware zu untersuchen?

Nächste Schritte 

Beginnen Sie Ihre Arbeit mit Unit Tests mit dem Kurs Introduction to Test and Behavior Driven Development auf Coursera. Dieser von IBM angebotene Einsteigerkurs hilft Ihnen, die Feinheiten des automatisierten Testens durch virtuelle Labore zu verstehen. 

Nach Abschluss des Kurses können Sie außerdem ein Zertifikat erwerben, das Sie Arbeitgebern vorlegen können.