测试驱动开发（TDD）入门

测试驱动开发，英文全称 Test-Driven Development（简称 TDD），是由Kent Beck 先生在极限编程（XP）中倡导的开发方法。以其倡导先写测试程序，然后编码实现其功能得名。

本文不打算扯过多的理论，而是通过一个操练的方式，带着大家去操练一下，让同学们切身感受一下 TDD，究竟是怎么玩的。开始之前先说一下 TDD 的基本步骤。

TDD 的步骤

TDD 步骤

写一个失败的测试
写一个刚好让测试通过的代码
重构上面的代码

简单设计原则

重构可以遵循简单设计原则：

简单设计原则

简单设计原则，优先级从上至下降低，也就是说「通过测试」的优先级最高，其次是代码能够「揭示意图」和「没有重复」，「最少元素」则是让我们使用最少的代码完成这个功能。

操练

Balanced Parentheses 是我在 cyber-dojo 上最喜欢的一道练习题之一，非常适合作为 TDD 入门练习。

image

先来看一下题目：

Write a program to determine if the the parentheses (),
the brackets [], and the braces {}, in a string are balanced.

For example:

{{)(}} is not balanced because ) comes before (

({)} is not balanced because ) is not balanced between {}
and similarly the { is not balanced between ()

[({})] is balanced

{}([]) is balanced

{()}[[{}]] is balanced

我来翻译一下：

写一段程序来判断字符串中的小括号 () ，中括号 [] 和大括号 {} 是否是平衡的（正确闭合）。

例如：

{{)(}} 是没有闭合的，因为 ) 在 ( 之前。

({)} 是没有闭合的，因为 ) 在 {} 之间没有正确闭合，同样 { 在 () 中间没有正确闭合。

[({})] 是平衡的。

{}([]) 是平衡的。

{()}[[{}]] 是平衡的。

需求清楚了，按照一个普通程序员的思维需要先思考一下，把需求理解透彻而且思路要完整，在没思路的情况下完全不能动手。

而使用 TDD 首先要将需求拆分成很小的任务，每个任务足够简单、独立，通过完成一个个小任务，最终交付一个完整的功能。

这个题目起码有两种技术方案，我们先来尝试第一种。

先来拆分第一步：

输入一个空字符串，期望是平衡的，所以返回 true 。

我们来先写测试：

import assert from 'assert';

describe('Parentheses', function() {
  it('如果 输入字符串为 "" ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
    assert.equal(Parentheses.execute(''), true);
  });
});

此时运行测试：

Parentheses
如果输入字符串为 "" ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true:
ReferenceError: Parentheses is not defined
at Context.Parentheses (test/parentheses.spec.js:5:18)

接下来写这个 case 的实现：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }
  }
};

运行:

Parentheses
✓ 如果输入字符串为 "" ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true

1 passing (1ms)

第二步：

输入符串为 ()，期望的结果是 true 。

先写测试：

it('如果 输入字符串为 () ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('()'), true);
});

运行、失败！因为篇幅原因这里就不再贴报错结果。

然后继续写实现：

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    if (str === '()') {
      return true;
    }

    return false;
  }
};

这个实现虽然有点傻，但的确是通过了测试，回顾一下 “简单设计原则” ，以上两步代码都过于简单，没有值得重构的地方。

第三步：

输入符串为 ()()，期望的结果是 true 。

测试：

it('如果 输入字符串为 ()() ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('()()'), true);
});

运行、失败！

实现：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    if (str === '()') {
      return true;
    }

    if (str === '()()') {
      return true;
    }

    return false;
  }
};

这个实现更傻，傻到我都不好意思往上贴，再看看 “简单设计原则” 通过测试，然后可以重构了。

其中 if (str === '()') 与 if (str === '()()') 看起来有些重复，来看看是否可以这样重构一下：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const replacedResult = str.replace(/\(\)/gi, '');
    if (replacedResult === '') {
      return true;
    }

    return false;
  }
};

将字符串中的 () 全部替换掉，如果替换后的字符串结果等于 '' 则是正确闭合的。

运行，通过！

我们再来增加一个case ：

it('如果 输入字符串为 ()()( ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('()()('), false);
});

运行，通过！

第四步

输入符串为 []，期望的结果是 true 。

测试：

it('如果 输入字符串为 [] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('[]'), true);
});

运行、失败！

实现：

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    let replacedResult = str.replace(/\(\)/gi, '');
    replacedResult = replacedResult.replace(/\[\]/gi, '');
    if (replacedResult === '') {
      return true;
    }

    return false;
  }
};

运行，通过！

正则表达式可以将两条语句合并成一条，但是合并成一条语句的可读性较差，所以这里写成了两句。

第五步：

输入符串为 {}，期望的结果是 true 。

测试：

it('如果 输入字符串为 {} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{}'), true);
});

实现：

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    let replacedResult = str.replace(/\(\)/gi, '');
    replacedResult = replacedResult.replace(/\[\]/gi, '');
    replacedResult = replacedResult.replace(/\{\}/gi, '');
    if (replacedResult === '') {
      return true;
    }

    return false;
  }
};

运行、通过！

第六步：

输入符串为 [({})]，期望的结果是 true 。

写测试：

it('如果 输入字符串为 [({})] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('[({})]'), true);
});

运行、失败！

原因是我们的替换逻辑是有顺序的，当替换完成的结果有值，如果等于输入值则返回 false，如果不等于输入值则继续替换，这里用到了递归。

来修改一下实现代码：

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    let replacedResult = str.replace(/\(\)/gi, '');
    replacedResult = replacedResult.replace(/\[\]/gi, '');
    replacedResult = replacedResult.replace(/\{\}/gi, '');

    if (replacedResult === '') {
      return true;
    }

    if (replacedResult === str) {
      return false;
    }

    return this.execute(replacedResult);
  }
};

运行、通过！

再添加一些测试用例：

it('如果 输入字符串为 {}([]) ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{}([])'), true);
});

it('如果 输入字符串为 {()}[[{}]] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{()}[[{}]]'), true);
});

it('如果 输入字符串为 {{)(}} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{{)(}}'), false);
});

it('如果 输入字符串为 ({)} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('({)}'), false);
});

运行、通过！

这个功能我们就这样简单的实现了，因为需求如此所以这个方案有些简陋，甚至我们都没有做错误处理。在这里我们不花太多时间进行重构，直接进入方案二。

方案二

我们将需求扩展一下：

输入字符串为：
const fn = () => {
    const arr = [1, 2, 3];
    if (arr.length) {
      alert('success!');
    }
};
判断这个字符串的括号是否正确闭合。

通过刚刚 git 提交的记录找到第二步重新拉出一个分支：

git log
git checkout <第二步的版本号> -b plan-b

运行、通过！

测试已经有了，我们直接修改实现：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (char === '(') {
        pipe.push(chart);
      }

      if (char === ')') {
        pipe.pop();
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

这个括号的闭合规则是先进后出的，使用数组就 ok。

运行、通过！

第三步：

上面的实现满足这个任务，但是有一个明显的漏洞，当输入只有一个 ) 时，期望得到返回 false ，我们增加一个 case：

it('如果 输入字符串为 ) ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute(')'), false);
});

运行、失败！

再修改实现：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (char === '(') {
        pipe.push(char);
      }

      if (char === ')') {
        if (pipe.pop() !== '(')
          return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

运行、通过！如果 pop() 的结果不是我们放进去管道里的值，则认为没有正确闭合。

重构一下，if 语句嵌套的没有意义：


export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (char === '(') {
        pipe.push(char);
      }

      if (char === ')' && pipe.pop() !== '(') {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

( ) 在程序中应该是一组常量，不应当写成字符串，所以继续重构：


const PARENTHESES = {
  OPEN: '(',
  CLOSE: ')'
};

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (char === PARENTHESES.OPEN) {
        pipe.push(char);
      }

      if (char === PARENTHESES.CLOSE
          && pipe.pop() !== PARENTHESES.OPEN) {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

运行、通过！

再增加几个case：

it('如果 输入字符串为 ()() ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('()()'), true);
});

it('如果 输入字符串为 ()()( ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('()()('), false);
});

第四步：

如果输入字符串为 ] ，这结果返回 false

测试：

it('如果 输入字符串为 ] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute(']'), false);
});

运行、失败！

这个逻辑很简单，只要复制上面的逻辑就ok。

实现：


const PARENTHESES = {
  OPEN: '(',
  CLOSE: ')'
};

const BRACKETS = {
  OPEN: '[',
  CLOSE: ']'
};

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (char === PARENTHESES.OPEN) {
        pipe.push(char);
      }

      if (char === PARENTHESES.CLOSE
          && pipe.pop() !== PARENTHESES.OPEN) {
        return false;
      }

      if (char === BRACKETS.OPEN) {
        pipe.push(char);
      }

      if (char === BRACKETS.CLOSE
          && pipe.pop() !== BRACKETS.OPEN) {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

运行、通过！

接下来我们开始重构，这两段代码完全重复，只是判断条件不同，如果后面增加 } 逻辑也是相同，所以这里我们将重复的代码抽成函数。


const PARENTHESES = {
  OPEN: '(',
  CLOSE: ')'
};

const BRACKETS = {
  OPEN: '[',
  CLOSE: ']'
};

const holderMap = {
  '(': PARENTHESES,
  ')': PARENTHESES,
  '[': BRACKETS,
  ']': BRACKETS,
};

const compare = (char, pipe) => {
  const holder = holderMap[char];
  if (char === holder.OPEN) {
    pipe.push(char);
  }

  if (char === holder.CLOSE
      && pipe.pop() !== holder.OPEN) {
    return false;
  }

  return true;
};

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (!compare(char, pipe)) {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

运行、通过！

第五步

输入符串为 }，期望的结果是 false 。

测试：

it('如果 输入字符串为 } ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('}'), false);
});

运行、失败！

Parentheses
如果输入字符串为 } ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false:
TypeError: Cannot read property 'OPEN' of undefined
at compare (src/parentheses.js:22:4)
at Object.execute (src/parentheses.js:45:12)
at Context.it (test/parentheses.spec.js:29:48)

报错信息和我们期望的不符，原来是 } 字符串没有找到对应的 holder 会报错，来修复一下：


const PARENTHESES = {
  OPEN: '(',
  CLOSE: ')'
};

const BRACKETS = {
  OPEN: '[',
  CLOSE: ']'
};

const holderMap = {
  '(': PARENTHESES,
  ')': PARENTHESES,
  '[': BRACKETS,
  ']': BRACKETS,
};

const compare = (char, pipe) => {
  const holder = holderMap[char];
  if (!holder) return true;
  if (char === holder.OPEN) {
    pipe.push(char);
  }

  if (char === holder.CLOSE
      && pipe.pop() !== holder.OPEN) {
    return false;
  }

  return true;
};

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (!compare(char, pipe)) {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

运行、失败！这次失败的结果与我们期望是相同的，然后再修改逻辑。


const PARENTHESES = {
  OPEN: '(',
  CLOSE: ')'
};

const BRACKETS = {
  OPEN: '[',
  CLOSE: ']'
};

const BRACES = {
  OPEN: '{',
  CLOSE: '}'
};

const holderMap = {
  '(': PARENTHESES,
  ')': PARENTHESES,
  '[': BRACKETS,
  ']': BRACKETS,
  '{': BRACES,
  '}': BRACES
};

const compare = (char, pipe) => {
  const holder = holderMap[char];
  if (!holder) return true;
  if (char === holder.OPEN) {
    pipe.push(char);
  }

  if (char === holder.CLOSE
      && pipe.pop() !== holder.OPEN) {
    return false;
  }

  return true;
};

export default {
  execute(str) {
    if (str === '') {
      return true;
    }

    const pipe = [];
    for (let char of str) {
      if (!compare(char, pipe)) {
        return false;
      }
    }

    if (!pipe.length) return true;
    return false;
  }
};

因为前面的重构，增加 {} 的支持只是增加一些常量的配置。

运行、通过！

再增加些 case:

it('如果 输入字符串为 [({})] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('[({})]'), true);
});

it('如果 输入字符串为 {}([]) ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{}([])'), true);
});

it('如果 输入字符串为 {()}[[{}]] ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 true', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{()}[[{}]]'), true);
});

it('如果 输入字符串为 {{)(}} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('{{)(}}'), false);
});

it('如果 输入字符串为 ({)} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false', () => {
  assert.equal(Parentheses.execute('({)}'), false);
});

运行、通过！

再加最后一个 case:

const inputStr = `
    const fn = () => {
      const arr = [1, 2, 3];
      if (arr.length) {
        alert('success!');
      }
    };
  `;

it(`如果 输入字符串为 ${inputStr} ，当调用 Parentheses.execute()，则结果返回 false`, () => {
  assert.equal(Parentheses.execute(inputStr), true);
});

完成！

总结

通过上面的练习，相信大家应该能够感受到 TDD 的威力，有兴趣的同学可以不使用 TDD 将上面的功能重新实现一遍，对比一下两次实现的时间和质量就知道要不要学习 TDD 这项技能。

资料

https://martinfowler.com/bliki/BeckDesignRules.html

《测试驱动开发的艺术》

本文代码

测试驱动开发（TDD）入门

TDD 的步骤

简单设计原则

操练

先来拆分第一步：

第二步：

第三步：

第四步

第五步：

第六步：

方案二

第三步：

第四步：

第五步

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