使用测试优先方法开发用户界面

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关键字：测试优先 测试驱动开发 Mock Objects CppUnit

1、概述

　　测试优先是测试驱动开发(Test-Driven Development, TDD)的核心思想，它要求在编写产品代码前先编写基于产品代码的测试代码。在测试驱动开发的单元测试中，对GUI应用实施自动测试应该是测试驱动开发的软肋之一。由于界面的操作是有由人来完成的，所以要想在GUI中完成单元自动测试是有一定难度的。Kent Beck在它的《测试驱动开发》中就曾提到过这个问题。
　　本文将通过一个例子来讲解在测试驱动开发中如何针对GUI进行单元测试。这个例子是David Astels著的《测试驱动开发实用指南(影印版)》中一个关于影片列表管理的例子。该书中文版即将在国内出版。书中讨论并介绍了开发这个例子的多种方法。笔者将介绍其中的一种，并且为了方便使用C 的朋友的学习，书中的代码我用C 写了一遍，类名和变量名尽量和原书保持一致，以方便阅读该书的C 读者。在此也要感谢David Astels给我们带来如此精彩的一本书。
　　本文叙述背景为：CppUnit1.9.0, Visual C 6.0, Windows2000 pro。文中叙述有误之处，敬请批评指正。如果读者对CppUnit还没有一定的了解，可以先参考笔者的另一篇文章《CppUnit测试框架入门》。

2、需求分析

　　对于这个影片管理的应用，我们主要实现增加、删除和显示影片列表的功能。基于这些需求，我们可以画一张GUI草图，如图1：


图1

　　界面的控件主要有：一个显示所有影片的列表listbox控件，一个填写新的影片名的edit控件,一个增加button控件，一个删除button控件。由此，我们的开发目标就十分的明确了。

3、编写UI测试代码

　　这部分的UI测试代码主要是测试各个控件是否正确生成并且是可见的，以及测试一些控件的label文字是否正确。
　　我们从TestCase继承一个类TestWidgets用于测试窗口，并添加四个测试，分别测试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是一个窗口类。 我们来看看其中的一个测试，请看代码中的注释。

void TestWidgets::testAddButton()

{

       //得到btn指针

       CButton* pAddButton = m_pWindow->GetAddButton();

       //检查是否生成btn

       CPPUNIT_ASSERT(pAddButton->m_hWnd);

       //检查btn是否可见

       CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(TRUE, ::IsWindowVisible(pAddButton->m_hWnd));

       CString strText;

       pAddButton->GetWindowText(strText);

       CString strExpect = "Add";

       //检查btn的Label文字是否正确

       CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(strExpect, strText);

}

　　编译测试代码，编译器会给我们一些出错信息。这要求我们必须马上编写产品代码以让编译通过。首先第一个要实现的产品代码就是MovieListWindow窗口类。

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窗口类中我们实现了需要的控件以及针对这些控件的一些方法，如GetMovieListBox()等，本文在此不做详述。编译测试代码和产品代码，检查是否通过。如未通过则继续检查产品代码以使编译和测试通过。

4、编写控件行为测试代码

　　接下来应该是编写点击add button和delete button的测试代码了。 同样,我们从TestCase继承出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;

};

　　 你会发现，在TestOperation类中出现了一个成员变量MovieListEditor* m_pEditor。类MovieListEditor是一个用来保存影片数据以及对影片数据进行增加 ，删除操作的管理类。后面我们会给出它的实现。 看看setUp()做了什么：

void TestOperation::setUp()

{

     //创建一个MovieListEditor实例

     m_pEditor = new MovieListEditor();

     m_MovieNames.RemoveAll();

     //将MovieListEditor中的影片列表拷贝到m_MovieNames,为后面测试作准备

     for(int n=0; nGetMovies()->GetSize(); n  )

     {

        m_MovieNames.Add(m_pEditor->GetMovies()->GetAt(n));

     }

}

我们来看看添加影片的测试，请看代码注释：

void TestOperation::testAdd()

{

     //拷贝一份movie list

     CStringArray MovieNamesWithAddition;

     for(int n=0; nInit();

     //填写新的影片的名称

     CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();

     pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);

     //点击add btn 

     CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();

     ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);

     //检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());

     //检查列表控件中影片名是否正确

     CString strNewMovieName;

     pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);

     CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);

     //销毁窗口

     pWindow->DestroyWindow();

     delete pWindow;

     pWindow = NULL;

}

编译后会有出错信息，主要的错误有：
a)、我们把m_pEditor保存在MovieListWindow中了，这需要我们修改原来的MovieListWindow的构造函数。
b)、没有MovieListEditor类。

MovieListEditor的实现如下：

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;

};

再次编译,已经通过.运行测试,发现在：

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());

测试通不过。检查后知道原因是，我们在测试代码里：

::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);

给add button发送了点击按钮的消息，但是在MovieListWindow 窗口中我们没有加入消息的响应函数，因此测试没有通过。赶紧添加消息响应函数。

void MovieListWindow::OnClickAddButton() 

{

     UpdateData();

     CString strNewMovieName;

     m_MovieField.GetWindowText(strNewMovieName);

     if("" != strNewMovieName)

     {

        m_pEditor->Add(strNewMovieName);

        m_MovieListBox.AddString(strNewMovieName);

     }

}

编译、测试、通过。

5、Mock Objects

　　在删除操作的单元测试中，我们遇到的一个问题是，影片列表的数据应该是保存在一个文本文件或者数据库当中的，如果我们编写的测试依赖于这些实际的文件或数据库，那么我们的测试就会受制于这些外部的资源。一旦文件或者数据库里的数据发生变化，必然会波及到我们的测试代码，从而产生错误的测试信息。前面的MovieListEditor中我们没有加入一些初始化的数据,在测试删除操作时会遇到一些问题 。
　　这里，我们引入Mock Objects。Mock Objects用来模拟外部复杂的资源（如数据库，网络连接等），使UI可以测试那些依赖于这些复杂外界资源的模块。例如在测试一个跟数据库有关系的模块时，我们并不一定要建立一个真实的数据库连接，而只需建立一个Mock Objects就可以了。测试所需的数据都存在于这个Mock Objects。可以说，Mock Objects为我们提供了一个轻量级的、可控制的、高效的模型。
　　在本例中，影片的增加、删除都会跟文件或数据库操作发生关系。这时我们就可以利用Mock Objects来隔离测试代码与文件或数据库。使用Mock Objects一般有以下几个步骤：
a)、定义一个外部资源的接口.(这个接口一般是可以在重构过程中提炼出来的)。
b)、定义一个Mock Objects，从外部资源的接口继承下来，实现外部资源的接口。
c)、创建一个Mock Objects，并设置它的内部期望值。
d)、把创建的这个Mock Objects传递给需要测试的模块进行操作。
e)、操作完毕后将Mock Objects内部的状态与期待状态比较。 现在我们就根据这个步骤来实现本例子中的Mock Objects.通过对前面的代码进行重构,我们可以提炼出一个接口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;

};

　　 请注意它和前面我们定义的MovieListEditor的不同。 接下来，我们应该定义一个Mock Objects，当然它是从MovieListEditor继承下来的：

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;

};

然后给这个Mock Objects设置初识值，我们选择在它的构造函数里进行。

mockEditor::mockEditor()

{

     m_arMovieList.Add("Star Wars");

     m_arMovieList.Add("Star Trek");

     m_arMovieList.Add("Stargate");

}

　　 我们添加了三个影片用于测试。 接着，应该把这个MockObjects的一个实例传递给需要测试的模块。这里就是我们要测试的UI(MovieListWindow)。

m_pEditor = new mockEditor();

   MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);

最后我们来看看经过修改后的新的测试添加影片的方法：

void TestOperation::testAdd()

{

     //拷贝一份movie list

      CStringArray MovieNamesWithAddition;

     for(int n=0; nInit();

     //填写新的影片的名称

     CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();

     pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);

     //点击add btn 

     CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();

     ::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);

     //检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());

     //将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较

     CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), 

     m_pEditor->GetMovies()->GetSize());

     //检查列表控件中影片名是否正确

     CString strNewMovieName;

     pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);

     CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);

     //将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较

     int nIndex = m_pEditor->GetMovies()->GetSize();

     CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));

     //销毁窗口

     pWindow->DestroyWindow();

     delete pWindow;

     pWindow = NULL;

}

　　 请注意，这里测试的数据都是mockEditor里的，而且在UI进行添加操作后，还将mockEditor内部的状态与期待状态做了比较。

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), m_pEditor->GetMovies()->GetSize());

   CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));

　　 其他删除操作的测试跟添加类似，在此不做详述。至此，我们就完成了这个GUI应用程序的开发。所有的测试如图2所示：


图2

6、源码说明

　　本文附带的代码包括三个Project，分别是Movie、GuiTestFirst、AppMovieList.Movie是产品代码.GuiTestFirst是测试代码 。AppMovieList是使用Movie输出的产品代码而写的应用程序，它从MovieListEditor继承出一个新的影片管理类MyEditor。它主要是演示如何使用我们提炼出来的MovieListEditor接口 。例如你可以实现CXmlMovieListEditor，CAccessMovieListEditor等等。进入GuiTestFirst打开所有这些工程。AppMovieList运行如图3所示 ：


图3

7、总结

a)、对GUI应用实施测试优先开发方法，这在测试驱动开发中并不是必须的，可根据开发的实际情况来选择。
b)、我们通过引入Mock Objects，我们使测试代码和外部复杂的资源隔离开来，同时也使我们能够从中既有代码中提炼出清晰的接口，使代码整洁可用。

8、参考资料

• 《测试驱动开发实用指南(影印版)》David Astels
• 《测试驱动开发(中文版)》Kent Beck
• 《Endo-Testing: Unit Testing with Mock Objects》Tim Mackinnon, Steve Freeman, Philip Craig

9、作者联系方式

• Website：
• Email：[e-mail]
• Blog：http://blog.csdn.net/cpluser/

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