如何说服你的同事使用TDD

TDD（Test-driven development），也就是我们常说的“测试驱动开发”，是由 Kent Beck 在1996年提出的概念。TDD这个术语，经常被人挂在嘴边，然而真正在项目实施，却寥寥无几。

是TDD对开发者要求太高？还是TDD根本就不值得去做？
非也。为了让大家对TDD有一个具体而亲切的认识，我先给大家举一个在编程中使用TDD进行开发的实际例子。

Bob大叔的保龄球训练

这是一道计算保龄球比赛一局总得分的编程题，保龄球的计分规则非常简单：

• 每一局总共有十轮，每轮一开始会有十支球瓶，球手可以扔两次球，目标就是用尽量少的球把全部球瓶击倒。
• 如果第一球就把全部的球瓶都击倒了，也就是STRIKE，画面出现“X”，就算完成一轮了，所得分数是10分再加后面两球的倒瓶数，
• 如果第一球没有全倒，就要再打一球，如果第二球将剩下的球瓶全都击倒，也就是SPARE，画面出现“/”，也算完成一格，所得分数为10分再加下一格第一球的倒瓶数，
• 如果第二球也没有把球瓶全部击倒的话，那分数就是第一球加第二球倒的瓶数，没有奖励（bonus），再接着打下一格。依此类推。
• 第十轮有机会扔三次球。如果在第十轮出现STRIKE或者SPARE，则球手可再加打第三球。
• 全部十轮的得分相加就等于这一局的总得分。

题目要求我们提供一个名字为Game的类，这个类有两个方法：

• roll(pins : int)：每次球员扔球后执行这个方法，入参是此次扔球击倒的球瓶数量。
• score()：每局比赛结束时执行的方法，返回这局比赛的总得分。

下面开始使用TDD来完成这个编程训练。

如果此时你已经在开始构思要如何实现，请打住！因为这不是TDD的风格。
记住，先别想着怎么去实现，先写测试用例，也就是先把你调用这个Game类的代码写下来。

首先，我们创建一个BowlingGameTest类：

import junit.framework.TestCase;

public class BowlingGameTest extends TestCase {
}

接着添加第一个测试用例：

当我们刚刚new了一个Game对象时，编译器就提示错误了，此时暂停测试用例的编写，开始编写产品代码！（这么做似乎有点过于耿直，不过对于加深对TDD的印象还是很有帮助的）
我们创建了Game类，此时编译通过，执行所有单元测试，绿条！

接着我们在第一个单元测试中调用roll方法和score方法，同样的，我们遇到编译不通过的问题，再依次给Game加上对应方法后，我们得到了下面这段代码：

我们心里很清楚，这个代码是经不住考验的，我们随便添加一个单元测试，都可以让测试用例不通过。比如我们让一个保龄球世界排名倒数第一的球手去比赛，每轮他都只击倒一个球瓶，测试用例毫不犹豫地失败了：

于是我们要修改一下逻辑，在每次roll的时候，加上分数。细心的读者可能还发现了，下面这段代码还对测试代码进行了重构，把每个单元测试都要做的new Game()操作抽取到了setUp方法中：

接着我们又发现我们经常要模拟很多次击倒相同数量球瓶的操作，因此我们把这个操作抽取成一个rollMany方法：

我们的代码到这里还完成不到1/3，但是我们已经做了两次重构，没错，TDD的过程，也是不断小步重构的过程。

接下来，我们测试一下Spare的场景，这一次测试用例又理所当然的失败了（不要担心一次次失败会打击自信心，因为这些都是我们刻意制造的失败，人们面对意料之中的失败往往更有激情）。而当我们准备动手修改产品代码时，却发现了一个代码设计层面的问题，那就是我们在roll方法里面做了roll不应该做的事情，roll意味着扔球，而我们却在里面修改了得分：

此时我们需要把新增的用例暂时屏蔽掉，然后对产品代码进行重构，roll专心做它的事，把计算得分的活交给score来做：

接下来，就是继续放开我们之前屏蔽掉的测试用例，继续修改产品代码，让测试用例通过，然后再添加STRIKE的测试场景、添加更多的测试场景...... 这些过程就不再赘述了，因为作为一个TDD的例子，前面这几个步骤，已经足够让大家对TDD有一个比较深刻地理解了。

关于这道题目的完整解答过程，大家可以到Bob大叔的TheBowlingGameKata去下载对应的PPT。

TDD的三项法则

上面的保龄球训练中，我们一直在遵循着TDD的三项法则：

• 在编写好失败的单元测试之前，不要写任何产品代码。
• 只要有一个单元测试失败了，就不要再写测试代码。无法通过编译也是一种失败。
• 产品代码恰好能够让当前失败的单元测试成功通过即可，不要多写。

遵循着三项法则，我们开发的过程就是下面这五个步骤不断循环、小步迭进的过程：

1. 添加测试用例。
2. 运行所有测试用例，如果新用例失败了，执行下一步，否则返回上一步。
3. 编写产品代码。
4. 运行所有测试用例，如果通过，执行下一步，否则返回上一步，直到写出满足测试用例的代码。
5. 重构。
6. 返回第一步，继续循环。

TDD的优势

TDD带来的最大好处是提高了单元测试的覆盖率。 传统的先写产品代码，再写单元测试，有两个弊端：

• 一方面是由于产品代码已经成型，生米已经煮成熟饭，你再来写，很容易就会陷入思维定式中，起不到发现Bug的作用；
• 另一方面，这往往会让单元测试成为一项政治任务，产品发布前几天，发现单元测试覆盖率不足，来一场全员写测试用例的运动，这样写出来的代码质量肯定不好高。

那么提高了单元测试的覆盖率对产品有什么好处呢？健康的单元测试覆盖率是在90%以上，为什么要那么高？高覆盖率带来的好处主要有以下三点：

• 确定性。每轮迭代我们的产品都会新增不少代码，这些代码对之前的功能有没有影响？如果我们有一套覆盖率达到90%的单元测试，那么我们只需执跑一遍测试用例，如果全部通过，那么我们至少就有90%的把握可以交付。反之，如果覆盖率越低，我们也就越心虚，越需要更多的人力去进行手动验证。
• 让你有勇气重构代码。当你看到糟糕的代码时，你的第一反应是：WTF!!! 接着，你会说，我才不去碰它，万一碰出问题了，还不都是我的锅！ 但是如果你能够确信自己对代码进行的大刀阔斧的修改，不会破坏任何东西，那么你是不是就更有勇气去重构它了？这就是TDD最强大的地方，它让你拥有一套值得信赖的测试，打消你对修改代码的恐惧。Martin Flower在他的《重构》中也指出，完善的单元测试是他进行重构的基石。
• 单元测试即是文档。同事离职了，他之前负责的模块交到了你手上，你要尽快熟悉这个模块的业务逻辑。看文档？程序员写的文章一般都不太容易看，而且文档经常会和代码不同步，代码修改了文档没跟着改的事情经常发生。看源码？看完也不一定知道为什么要这么实现呀。如果这时候有一套非常完整的单元测试，那绝对是所有接手别人代码的程序员的福音！首先，代码不会撒谎，其次，测试用例明确告诉了你这个函数是做什么的，什么输入对应的都有什么预期输出。单元测试就是最好的底层文档，哪个专业人士不想提供这样一份文档呢？

除了提高单元测试的覆盖率，TDD还能够促成良好的代码设计。由于你先写测试代码，你会尽可能的让代码调用起来更加简单方便，这也就促使你去考虑如何更好的设计代码。如果不先写测试，最后很有可能就会出现一个函数里实现的功能过多，或者和其他代码过于耦合而无法测试的情况。

TDD的局限

在学习一项技术时，总是要提醒自己——“没有银弹”，任何技术都有其局限性。然而，由于用TDD的人实在不多，在网上搜了很久，也看不到什么特别有建设性的观点。下面是我找到的一些关于TDD局限性的看法：

• 对开发者有较高要求。要想做好TDD，必须掌握好单元测试、重构等技能，还要能够写出整洁代码，不然如果写出来的单元测试都很糟糕，那只会加重维护的负担。 —— 评论：那我更要用了，这才能显得我技术过硬啊.....
• 习惯的转变。对于一直习惯上来就写代码的程序员，现在要他们先写测试用例，难免会让他们有些不习惯。 —— 评论：这不跟戒烟一个道理么，改掉坏习惯、养成好习惯的过程总是痛苦的，等我练成TDD大法之后，哼哼...
• 过多的测试用例使得构建变得缓慢。 —— 评论：这就要求我们减少没有意义的测试用例了，比如一些简单的get和set方法，就不需要写测试用例啦。

行动起来

回到这篇文章的主题，“如何说服你的同事使用TDD”，首先，你被我说服了么？
如果你的回答是Yes，你被我说服了，你打算开始使用TDD，好，下面我给出一些练习和使用TDD的建议。

1）TDD Katas 训练
先不要急着在工作中去使用TDD，Bob大叔的网站上还有很多跟保龄球训练类似的题目，你可以去练习一下。而且，相同的练习可以反复训练，Bob大叔在他的《程序员的职业素养》里是这么说的：

和习武者一样，程序员应该懂得很多种不同的卡塔，并定期练习，确保不会淡化或遗忘...
真正的挑战是把一个卡塔练习到炉火纯青，你可以窥见其中的规律。要做到这一点可不容易。

下面是Bob大叔推荐的卡塔：

• 保龄球
• 素因子
• 自动换行

Bob大叔的主页上还有很多其他的Kata，大家可以上去探索探索。

2）编程题训练
网上TDD的例子确实有限，但编程训练题却是一大把，很多网站也都收录了许多经典的算法和数据结构的题目，我们完全可以使用TDD来对付这些题，把代码提交上去，如果没有通过，就说明自己的测试用例不全。
使用TDD来对付编程题，非但不会影响你的答题时间，反而让你一小步一小步的完成题目，而不是像以前一样，思考了很久，却一行代码都没写出来。
网上提供在线编程练习的网站很多，我自己现在在用的是LintCode，大家也可以去自己喜欢的网站上练习。

3）面试时使用TDD
面试时，如果面试官让你在纸上写代码，那就给面试官show一下TDD吧，将纸张一分为二，一半写测试用例，一半写实际代码，当然，你可以先写伪码，因为总免不了要重构，全部写完再用实际代码写一遍，交给面试官。
同样的，TDD可以缓解你一行代码都写不出来的紧张心情。

4）运用到实际项目中
实际项目中运用TDD，通常不像做编程题那么轻松，你可能需要使用Mock/Stub之类的东西，不过这些都有现成的代码库，比如Spring就提供了一套很方便的测试库，你只需要花费一点时间了解一下如何使用即可。
如果你有个开明的领导，不妨在做TDD之前跟他说一下，说不定他和你有一样的想法，并且会给你一些支持；如果你的领导看起来并不那么开明，你觉得有很大可能性他会禁止你TDD，那就别告诉他，悄悄执行，如果最后确实有成效，跟他说，并且要求在组内做一次技术分享，如果最后没什么成效，也不要紧，领导看到的只是你测试用例非常完善的代码。

好了，我似乎又走题了，到底“如何说服你的同事使用TDD”，很简单，用实际行动告诉他们！如果你在使用了TDD之后，确实提升了代码质量，降低了代码缺陷率，那么请理直气壮地和他们分享你使用TDD的心得。

TDD是专业人士的选择，它是一项能够提升代码确定性，给程序员激励、降低代码缺陷率、优化文档和设计的原则。对TDD的各项尝试表明，不使用TDD就说明你可能还不够专业。 —— Bob,《程序员的职业素养》

参考内容

• 维基百科 - TDD
• 《程序员的职业素养》
• UncleBob.TheBowlingGameKata
• 《重构》
• 《测试驱动开发》
• 保龄球规则
• The Pros and Cons of Test-Driven Development