Тестирование на основе свойств — это мощный подход к тестированию, который фокусируется на свойствах или характеристиках программного обеспечения, а не на конкретных случаях ввода-вывода. В отличие от традиционного тестирования, при котором вы вручную определяете конкретные тестовые примеры, тестирование на основе свойств автоматически генерирует широкий спектр входных данных для проверки того, что определенные свойства всегда выполняются. Этот метод позволяет более широко изучить потенциальные сценарии, что делает его эффективным способом выявления скрытых ошибок и обеспечения надежного поведения программного обеспечения.
Эволюция методологий тестирования
От традиционного тестирования на основе примеров до современных подходов к тестированию — эволюция методологий тестирования программного обеспечения привела к появлению более надежных и масштабируемых методов. Первоначально тестирование программного обеспечения в значительной степени полагалось на тестовые примеры, созданные вручную и охватывающие конкретные сценарии. Хотя этот подход эффективен для простых приложений, он становится громоздким по мере увеличения сложности. Тестирование на основе свойств появилось как решение этих ограничений, предоставив систематический способ исследования более широкого диапазона входных комбинаций и потенциальных крайних случаев.
Понимание основных концепций тестирования на основе свойств
По своей сути тестирование на основе свойств вращается вокруг определения свойств, которые всегда должны оставаться истинными, независимо от входных данных. Свойство — это общее утверждение об ожидаемом поведении функции или системы. Например, свойство может указывать, что «выходные данные функции сортировки всегда должны возвращать список, в котором каждый элемент меньше или равен следующему». Определяя эти свойства, вы сосредотачиваетесь на инвариантах вашего программного обеспечения, которые должны оставаться действительными для самых разных входных данных.
Как работает тестирование на основе свойств
Тестирование на основе свойств работает путем генерации широкого диапазона случайных входных данных и проверки того, что определенные свойства сохраняются для всех из них. Он включает в себя три основных этапа:

1. Определить свойства: определите свойства, которые всегда должны соблюдаться для вашего программного обеспечения или функции.
2. Генерировать входные данные: автоматически генерировать большой набор случайных входных данных для проверки свойств.
3. Проверить свойства: проверьте, сохраняются ли свойства для всех сгенерированных входных данных. Если свойство дает сбой, среда тестирования обычно предоставляет контрпример, демонстрирующий сбой. Тестируя многочисленные входные данные, тестирование на основе свойств может выявить крайние случаи и дефекты, которые могут быть упущены при традиционном тестировании на основе примеров. Пример тестирования на основе свойств на практике Давайте рассмотрим пример, иллюстрирующий, как тестирование на основе свойств применяется в реальных сценариях. Представьте, что вы тестируете функцию, которая переворачивает строку. Тест на основе свойств может определить свойство, согласно которому «двойное обращение строки должно возвращать исходную строку». Затем среда тестирования будет генерировать различные случайные строки, включая крайние случаи, такие как пустые строки, очень длинные строки и строки со специальными символами, чтобы убедиться, что это свойство справедливо для всех случаев. Если какие-либо входные данные нарушают свойство, платформа предоставит конкретные входные данные, вызвавшие сбой, что позволит провести быструю отладку. Ключевые преимущества тестирования на основе свойств Тестирование на основе свойств предлагает несколько ключевых преимуществ: от выявления крайних случаев до сокращения ручного обслуживания тестов: • Выявление скрытых ошибок: генерируя широкий спектр входных данных, тестирование на основе свойств может выявить неожиданное поведение и крайние случаи, которые часто упускаются из виду при традиционных тестах. • Сокращение обслуживания тестов. Вместо написания многочисленных конкретных тестовых примеров вы определяете несколько свойств, которые охватывают широкий диапазон входных данных, сокращая объем поддерживаемого тестового кода. • Продвигайте надежный код. Тестирование на основе свойств побуждает задуматься об общих свойствах и инвариантах вашего кода, что приводит к созданию более надежного и надежного программного обеспечения. • Лучшее покрытие: обеспечивает более высокое покрытие тестированием с меньшими усилиями за счет автоматического изучения большего количества сценариев, чем тестовые примеры, создаваемые вручную. Различия между тестированием на основе свойств и традиционным тестированием Хотя и тестирование на основе свойств, и традиционное тестирование на основе примеров направлены на выявление дефектов, они существенно различаются по своему подходу и эффективности. Традиционное тестирование основано на заранее определенных примерах и сценариях, которые ограничены креативностью и дальновидностью тестировщика. Напротив, тестирование на основе свойств использует генерацию случайных входных данных для изучения гораздо более широкого диапазона сценариев, увеличивая вероятность обнаружения крайних случаев и неожиданного поведения. Общие инструменты и платформы для тестирования на основе свойств Несколько инструментов и платформ, таких как QuickCheck, Hypothesis и FsCheck, упрощают реализацию тестирования на основе свойств: • QuickCheck: инструмент на основе Haskell, который стал пионером в тестировании на основе свойств и вдохновил на реализации на других языках. • Гипотеза: библиотека Python для тестирования на основе свойств, которая генерирует широкий спектр тестовых примеров на основе свойств, определенных пользователем. • FsCheck: платформа на основе .NET, которая поддерживает тестирование на основе свойств в F# и C#, предоставляя мощные генераторы для пользовательских типов данных. Эти инструменты автоматизируют процесс генерации и проверки входных данных, упрощая внедрение тестирования на основе свойств в различных средах программирования. Проблемы и ограничения тестирования на основе свойств Несмотря на свои преимущества, тестирование на основе свойств также сопряжено с определенными проблемами, такими как определение значимых свойств и обработка сложных данных. • Определение свойств. Одной из основных задач является определение свойств, которые являются одновременно значимыми и достаточно полными, чтобы выявить широкий спектр дефектов. • Сложные структуры данных. Для сложных структур данных или систем создание генераторов, создающих достоверные и полезные тестовые данные, может оказаться сложной задачей. • Ложные срабатывания. Неправильно определенные свойства или слишком широкие свойства могут привести к ложным срабатываниям, когда тест не пройден, даже если код правильный. • Кривая обучения. Тестирование на основе свойств требует иного мышления, чем традиционное тестирование, что может включать в себя кривую обучения для разработчиков. Лучшие практики по реализации тестирования на основе свойств Чтобы успешно реализовать тестирование на основе свойств, важно следовать лучшим практикам, например начинать с простого и постепенно увеличивать сложность:
4. Начните с простых свойств. Начните с определения основных свойств, которые легко понять и проверить. По мере того, как вы обретете уверенность, переходите к более сложным свойствам.
5. Используйте существующие библиотеки: используйте существующие библиотеки и платформы тестирования на основе свойств для упрощения реализации тестов.
6. Итерация и уточнение свойств. Регулярно проверяйте и уточняйте свои свойства на основе новых идей или изменений в кодовой базе.
7. В сочетании с традиционными тестами: используйте тестирование на основе свойств наряду с традиционными тестами для достижения полного охвата тестами. Реальные применения тестирования на основе свойств Тестирование на основе свойств доказало свою ценность в различных отраслях, от финансов до веб-разработки, поскольку позволяет выявить скрытые ошибки и повысить надежность программного обеспечения. Например, финансовые учреждения используют тестирование на основе свойств для проверки правильности сложных алгоритмов в широком диапазоне входных сценариев. Аналогичным образом, веб-разработчики используют его, чтобы гарантировать правильное поведение веб-приложений в различных условиях, таких как различные вводимые пользователем данные и настройки браузера. Вывод: подходит ли тестирование на основе свойств вашей команде? Хотя тестирование на основе свойств является мощным подходом, важно оценить, соответствует ли оно конкретным потребностям вашей команды и стратегии тестирования. Если ваша команда имеет дело со сложными системами или ей необходимо обеспечить надежность при широком спектре входных данных, тестирование на основе свойств может стать отличным дополнением к вашему набору инструментов тестирования. Однако это требует изменения мышления и готовности тратить время на определение значимых свойств и изучение новых инструментов.