Testes de Unidade com JUnit

Java 2 Standard Edition

Testes de Unidade
com JUnit
Helder da Rocha (helder@acm.org)

argonavis.com.br
1

Sobre este módulo
Este módulo é mais sobre boas práticas de
desenvolvimento e menos sobre Java

Abordagem será superficial (material é extenso), mas visa
despertar seu interesse no hábito de escrever testes.

Objetivos

Apresentar e incentivar a prática de testes de unidade
durante o desenvolvimento
Apresentar a ferramenta JUnit, que ajuda na criação e
execução de testes de unidade em Java
Discutir as dificuldades relativas à "arte" de testar e como
podem ser superadas ou reduzidas
Torná-lo(a) uma pessoa "viciada" em testes: Convencêlo(a) a nunca escrever uma linha sequer de código sem
antes escrever um teste executável que a justifique.

2

O que é "Testar código"?
É a coisa mais importante do desenvolvimento
Se seu código não funciona, ele não presta!

Todos testam
Você testa um objeto quando escreve uma classe e cria
algumas instâncias no método main()
Seu cliente testa seu software quando ele o utiliza (ele
espera que você o tenha testado antes)

O que são testes automáticos?
São programas que avaliam se outro programa funciona
como esperado e retornam resposta tipo "sim" ou "não"
Ex: um main() que cria um objeto de uma classe testada,
chama seus métodos e avalia os resultados
Validam os requisitos de um sistema

3

Por que testar?
Por que não?
Como saber se o recurso funciona sem testar?
Como saber se ainda funciona após refatoramento?

Testes dão maior segurança: coragem para mudar
Que adianta a OO isolar a interface da implementação se
programador tem medo de mudar a implementação?
Código testado é mais confiável
Código testado pode ser alterado sem medo

Como saber quando o projeto está pronto
Testes == requisitos 'executáveis'
Testes de unidade devem ser executados o tempo todo
Escreva os testes antes. Quando todos rodarem 100%, o
projeto está concluído!

4

O que é JUnit?
Um framework que facilita o desenvolvimento e
execução de testes de unidade em código Java
Uma API para construir os testes
Aplicações para executar testes

A API
Classes Test, TestCase, TestSuite, etc. oferecem a
infraestrutura necessária para criar os testes
Métodos assertTrue(), assertEquals(), fail(), etc. são
usados para testar os resultados

Aplicação TestRunner
Roda testes individuais e suites de testes
Versões texto, Swing e AWT
Apresenta diagnóstico sucesso/falha e detalhes

5

Para que serve?
'Padrão' para testes de unidade em Java
Desenvolvido por Kent Beck (XP) e Erich Gamma (GoF)
Design muito simples

Testar é uma boa prática, mas é chato; JUnit torna
as coisas mais agradáveis, facilitando
A criação e execução automática de testes
A apresentação dos resultados

JUnit pode verificar se cada unidade de código
funciona da forma esperada
Permite agrupar e rodar vários testes ao mesmo tempo
Na falha, mostra a causa em cada teste

Serve de base para extensões
6

Arquitetura do JUnit
Diagrama de classes

Fonte: Manual do JUnit (Cooks Tour)

7

Como usar o JUnit?
Há várias formas de usar o JUnit. Depende da
metodologia de testes que está sendo usada
Código existente: precisa-se escrever testes para classes
que já foram implementadas
Desenvolvimento guiado por testes (TDD): código novo
só é escrito se houver um teste sem funcionar

Onde obter?
www.junit.org

Como instalar?
Incluir o arquivo junit.jar no classpath para compilar e
rodar os programas de teste

Para este curso
Inclua o junit.jar no diretório lib/ de seus projetos

8

JUnit para testar código existente
Exemplo de um roteiro típico
1. Crie uma classe que estenda junit.framework.TestCase
para cada classe a ser testada
import junit.framework.*;
class SuaClasseTest extends TestCase {...}

2. Para cada método xxx(args) a ser testado defina um
método public void testXxx() no test case
SuaClasse:
public boolean equals(Object o) { ... }

SuaClasseTest:
public void testEquals() {...}

Sobreponha o método setUp(), se necessário
Sobreponha o método tearDown(), se necessário

9

JUnit para guiar o desenvolvimento
Cenário de Test-Driven Development (TDD)
1. Defina uma lista de tarefas a implementar
2. Escreva uma classe (test case) e implemente um
método de teste para uma tarefa da lista.
3. Rode o JUnit e certifique-se que o teste falha
4. Implemente o código mais simples que rode o teste
Crie classes, métodos, etc. para que código compile
Código pode ser código feio, óbvio, mas deve rodar!

5. Refatore o código para remover a duplicação de
dados
6. Escreva mais um teste ou refine o teste existente
7. Repita os passos 2 a 6 até implementar toda a lista

10

Como implementar?
Dentro de cada teste, utilize os métodos herdados da
classe TestCase
assertEquals(objetoEsperado, objetoRecebido),
assertTrue(valorBooleano), assertNotNull(objeto)
assertSame(objetoUm, objetoDois), fail (), ...

Exemplo de test case com um setUp() e um teste:
public class CoisaTest extends TestCase {
// construtor padrão omitido
private Coisa coisa;
public void setUp() { coisa = new Coisa("Bit"); }
public void testToString() {
assertEquals("<coisa>Bit</coisa>",
coisa.toString());
}
}

11

Como funciona?
O TestRunner recebe uma subclasse
de junit.framework.TestCase
Usa reflection (Cap 14) para achar métodos

TestCase
setUp()
tearDown()

Para cada método testXXX(), executa:
1. o método setUp()
2. o próprio método testXXX()
3. o método tearDown()

O test case é instanciado para executar
um método testXXX() de cada vez.

MeuTestCase
setUp()
testXXX()
testYYY()
tearDown()

As alterações que ele fizer ao estado do objeto não
afetarão os demais testes

Método pode terminar, falhar ou provocar exceção
12

Exemplo: um test case
package junitdemo;
import junit.framework.*;
import java.io.IOException;

Construtor precisa ser
publico, receber String
name e chamar
super(String name)

public class TextUtilsTest extends TestCase {
public TextUtilsTest(String name) {
super(name);
}

(JUnit 3.7 ou anterior)

Método começa com "test"
e é sempre public void

public void testRemoveWhiteSpaces() throws IOException {
String testString = "one, ( two | three+) ,
"+
"(((four+ |t five)?n n, six?";
String expectedString = "one,(two|three+)"+
",(((four+|five)?,six?";
String results = TextUtils.removeWhiteSpaces(testString);
assertEquals(expectedString, results);
}
}

13

Exemplo: uma classe que faz o teste passar
package junitdemo;
import java.io.*;
public class TextUtils {
public static String removeWhiteSpaces(String text)
throws IOException {
return "one,(two|three+),(((four+|five)?,six?";
}
}

O teste passa... e daí? A solução está pronta? Não!
Tem dados duplicados! Remova-os!
Escreva um novo teste que faça com que esta solução
falhe, por exemplo:
String test2 = " a
bnc
";
assertEquals("abc", TextUtils.removeWhiteSpaces(test2));

14

Outra classe que faz o teste passar
package junitdemo;
import java.io.*;
public class TextUtils {
public static String removeWhiteSpaces(String text)
throws IOException {
StringReader reader = new StringReader(text);
StringBuffer buffer = new StringBuffer(text.length());
int c;
while( (c = reader.read()) != -1) {
if (c ==' '||c =='n'||c =='r'|| c =='f'||c =='t') {
; /* do nothing */
} else {
buffer.append((char)c);
}
}
return buffer.toString();
}
}

15

Exemplo: como executar
Use a interface de texto
java -cp junit.jar junit.textui.TestRunner
junitdemo.TextUtilsTest

Ou use a interface gráfica
java -cp junit.jar junit.swingui.TestRunner
junitdemo.TextUtilsTest

Use Ant <junit>
tarefa do Apache Ant

Ou forneça um main():
public static void main (String[] args) {
TestSuite suite =
new TestSuite(TextUtilsTest.class);
junit.textui.TestRunner.run(suite);
}

16

TestSuite
Permite executar uma coleção de testes
Método addTest(TestSuite) adiciona um teste na lista

Padrão de codificação (usando reflection):
retornar um TestSuite em cada test-case:
public static TestSuite suite() {
return new TestSuite(SuaClasseTest.class);
}

criar uma classe AllTests que combina as suites:
public class AllTests {
public static Test suite() {
TestSuite testSuite =
Pode incluir
new TestSuite("Roda tudo");
outras suites
testSuite.addTest(pacote.AllTests.suite());
testSuite.addTest(MinhaClasseTest.suite());
testSuite.addTest(SuaClasseTest.suite());
return testSuite;
}
17
}

Fixtures
São os dados reutilizados por vários testes
public class AttributeEnumerationTest extends TestCase {
String
testString;
String[] testArray;
Fixture
AttributeEnumeration testEnum;
public void setUp() {
testString = "(alpha|beta|gamma)";
testArray = new String[]{"alpha", "beta", "gamma"};
testEnum = new AttributeEnumeration(testArray);
}
public void testGetNames() {
assertEquals(testEnum.getNames(), testArray);
}
public void testToString() {
assertEquals(testEnum.toString(), testString);
}
(...)

Se os mesmos dados são usados em vários testes, inicialize-os no
setUp() e faça a faxina no tearDown() (se necessário)
Não perca tempo pensando nisto antes. Escreva seus testes.
Depois, se achar que há duplicação, monte o fixture.
18

Teste situações de falha
É tão importante testar o cenário de falha do seu
codigo quanto o sucesso
Método fail() provoca uma falha
Use para verificar se exceções ocorrem quando se espera
que elas ocorram

Exemplo
public void testEntityNotFoundException() {
resetEntityTable(); // no entities to resolve!
try {
// Following method call must cause exception!
ParameterEntityTag tag = parser.resolveEntity("bogus");
fail("Should have caused EntityNotFoundException!");
} catch (EntityNotFoundException e) {
// success: exception occurred as expected
}
}

19

JUnit vs. asserções
Afirmações do J2SDK 1.4 são usadas dentro do código
Podem incluir testes dentro da lógica procedural de um programa
if (i%3 == 0) {
doThis();
} else if (i%3 == 1) {
doThat();
} else {
assert i%3 == 2: "Erro interno!";
}

Provocam um AssertionError quando falham (que pode ser
encapsulado pelas exceções do JUnit)

Afirmações do JUnit são usadas em classe separada (TestCase)
Não têm acesso ao interior dos métodos (verificam se a interface
dos métodos funciona como esperado)

Afirmações do J2SDK1.4 e JUnit são complementares
JUnit testa a interface dos métodos
assert testa trechos de lógica dentro dos métodos
20

Limitações do JUnit
Acesso aos dados de métodos sob teste
Métodos private e variáveis locais não podem ser
testadas com JUnit.
Dados devem ser pelo menos package-private (friendly)

Soluções com refatoramento
Isolar em métodos private apenas código inquebrável
Transformar métodos private em package-private
Desvantagem: quebra ou redução do encapsulamento
Classes de teste devem estar no mesmo pacote que as classes
testadas para ter acesso

Solução usando extensão do JUnit (open-source)
JUnitX: usa reflection para ter acesso a dados private
http://www.extreme-java.de/junitx/index.html
21

Resumo: JUnit
Para o JUnit,
Um teste é um método
Um caso de teste é uma classe contendo uma coleção de testes
(métodos que possuem assertions)
Cada teste testa o comportamento de uma unidade de código do
objeto testado (pode ser um método, mas pode haver vários testes
para o mesmo método ou um teste para todo o objeto)

Fixtures são os dados usados em testes
TestSuite é uma composição de casos de teste
Pode-se agrupar vários casos de teste em uma suite

JUnit testa apenas a interface das classes
Mantenha os casos de teste no mesmo diretório que as classes
testadas para ter acesso a métodos package-private
Use padrões de nomenclatura: ClasseTest, AllTests
Use o Ant para separar as classes em um release

22

Apêndice: boas práticas
e dificuldades com testes

23

Como escrever bons testes
JUnit facilita bastante a criação e execução de
testes, mas elaborar bons testes exige mais
O que testar? Como saber se testes estão completos?

"Teste tudo o que pode falhar" [2]
Métodos triviais (get/set) não precisam ser testados.
E se houver uma rotina de validação no método set?

É melhor ter testes a mais que testes a menos
Escreva testes curtos (quebre testes maiores)
Use assertNotNull() (reduz drasticamente erros de
NullPointerException difíceis de encontrar)
Reescreva seu código para que fique mais fácil de testar
24

Como descobrir testes?
Escreva listas de tarefas (to-do list)
Comece pelas mais simples e deixe os testes "realistas"
para o final
Requerimentos, use-cases, diagramas UML: rescreva os
requerimentos em termos de testes

Dados
Use apenas dados suficientes (não teste 10 condições se
três forem suficientes)

Bugs revelam testes
Achou um bug? Não conserte sem antes escrever um
teste que o pegue (se você não o fizer, ele volta)!

Teste sempre! Não escreva uma linha de código sem
antes escrever um teste!

25

Test-Driven Development (TDD)
Desenvolvimento guiado pelos testes
Só escreva código novo se um teste falhar
Refatore até que o teste funcione
Alternância: "red/green/refactor" - nunca passe mais de
10 minutos sem que a barra do JUnit fique verde.

Técnicas
"Fake It Til You Make It": faça um teste rodar
simplesmente fazendo método retornar constante
Triangulação: abstraia o código apenas quando houver
dois ou mais testes que esperam respostas diferentes
Implementação óbvia: se operações são simples,
implemente-as e faça que os testes rodem
26

Como lidar com testes difíceis
Testes devem ser simples e suficientes

XP: design mais simples que resolva o problema;
sempre pode-se escrever novos testes, quando necessário

Não complique

Não teste o que é responsabilidade de outra classe/método
Assuma que outras classes e métodos funcionam

Testes difíceis (ou que parecem difíceis)

Aplicações gráficas: eventos, layouts, threads
Objetos inaccessíveis, métodos privativos, Singletons
Objetos que dependem de outros objetos
Objetos cujo estado varia devido a fatores imprevisíveis

Soluções
Alterar o design da aplicação para facilitar os testes
Simular dependências usando proxies e stubs
27

Dependência de código-fonte
Problema
Como testar componente que depende do código de
outros componentes?
Tanque
Classe-alvo não oferece o que testar:
+nivel()

CarroTest

Carro

+testAcelera()

+acelera()

Ignição
+ligada()

Método acelera() só vai funcionar
se nível() do tanque for > 0 public void testAcelera() {
e ignição estiver ligada()
Carro carro =
new Carro();
Como saber se condições são
carro.acelera();
verdadeiras se não temos
assert???(???);
}
acesso às dependências?
Fonte: www.objectmentor.com, 2002

28

Stubs: objetos "impostores"
É possível remover dependências de código-fonte
refatorando o código para usar interfaces
depois

antes
A

B

«interface»
InterB

A

A não conhece mais
o tipo concreto de B

B

Agora B pode ser substituída por um stub

BStub está sob controle total de ATest (1)
Em alguns casos, ATest pode implementar InterB (2)

ATest

A

«interface»
InterB

A

«interface»
InterB

(2)

(1)

« cria »

ATest

BStub


B

self-shunt pattern

B

29

Dependência: solução usando stubs
«interface»
Tanque
+nivel():float

"Mock implementation" das
dependências simula os efeitos que
terão sobre Carro
CarroTest
+testTanqueVazioSemIgn()
+testTanqueCheioSemIgn()
+testTanqueVazioComIgn()
+testTanqueCheioComIgn()

TanqueImpl
+nivel():float

Carro
+acelera()
«interface»
Ignicao
+ligada(): bool

IgnicaoImpl
+ligada():bool

Quando criar o objeto, passe a implementação falsa
carro.setTanque(new CarroTest());
carro.setIgnicao(new CarroTest());

Depois preencha-a com dados suficientes para que objeto
possa ser testado

30

Dependências de servidores
Usar stubs para simular serviços e dados
É preciso implementar classes que devolvam as respostas
esperadas para diversas situações
Complexidade muito grande da dependência pode não
compensar investimento (não deixe de fazer testes por
causa disto!)
Vários tipos de stubs: mock objects, self-shunts.

Usar proxies (mediadores) para serviços reais
Oferecem interface para simular comunicação e testa a
integração real do componente com seu ambiente
Não é teste unitário: teste pode falhar quando código está
correto (se os fatores externos falharem)
Exemplo em J2EE: Jakarta Cactus
31

Mock Objects
Mock objects (MO) é uma estratégia de uso de stubs
que não implementa nenhuma lógica
Um mock object não é exatamente um stub, pois não
simula o funcionamento do objeto em qualquer situação

Comportamento é controlado pela classe de teste que
Define comportamento esperado (valores retornados, etc.)
Passa MO configurado para objeto a ser testado
Chama métodos do objeto (que usam o MO)

Implementações open-source que facilitam uso de MOs
EasyMock (tammofreese.de/easymock/) e MockMaker
(www.xpdeveloper.com) geram MOs a partir de interfaces
Projeto MO (mockobjects.sourceforge.net) coleção de mock
objects e utilitários para usá-los

32

Ant + JUnit
Com Ant, pode-se executar todos os testes após a
integração com um único comando:
ant roda-testes

Com as tarefas <junit> e <junitreport> é possível
executar todos os testes
gerar um relatório simples ou detalhado, em diversos
formatos (XML, HTML, etc.)
executar testes de integração

São tarefas opcionais. É preciso ter em $ANT_HOME/lib
optional.jar (distribuído com Ant)
junit.jar
(distribuído com JUnit)
33

Exemplo: <junit>
<target name="test" depends="build">
<junit printsummary="true" dir="${build.dir}"
fork="true">
<formatter type="plain" usefile="false" />
<classpath path="${build.dir}" /
<test name="argonavis.dtd.AllTests" />
</junit>
Formata os dados na tela (plain)
</target>
Roda apenas arquivo AllTests
<target name="batchtest" depends="build" >
<junit dir="${build.dir}" fork="true">
<formatter type="xml" usefile="true" />
<classpath path="${build.dir}" />
<batchtest todir="${test.report.dir}">
<fileset dir="${src.dir}">
<include name="**/*Test.java" />
<exclude name="**/AllTests.java" />
</fileset>
</batchtest>
Gera arquivo XML
</junit>
Inclui todos os arquivos que
</target>
terminam em TEST.java

34

<junitreport>
Gera um relatório detalhado (estilo JavaDoc) de todos
os testes, sucessos, falhas, exceções, tempo, ...
<target name="test-report" depends="batchtest" >
<junitreport todir="${test.report.dir}">
<fileset dir="${test.report.dir}">
Usa arquivos XML
<include name="TEST-*.xml" />
gerados por
</fileset>
<formatter>
<report todir="${test.report.dir}/html"
format="frames" />
</junitreport>
</target>

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Resumo
Testar é tarefa essencial do desenvolvimento de software.
Testar unidades de código durante o desenvolvimento é uma
prática que traz inúmeros benefícios
Menos tempo de depuração (muito, muito menos!)
Melhor qualidade do software
Segurança para alterar o código
Usando TDD, melhores estimativas de prazo

JUnit é uma ferramenta open-source que ajuda a
implementar testes em projetos Java
TDD ou Test-Driven Development é uma técnica onde os
testes são usados para guiar o desenvolvimento
Ajuda a focar o desenvolvimento em seus objetivos

Mock objects ou stubs podem ser usados para representar
dependência e diminuir as responsabilidades de testes
36

Exercício
1. A classe Exercicio.java possui quatro métodos vazios:
int soma(int a, int b)
long fatorial(long n);
double fahrToCelsius(double fahrenheit);
String inverte(String texto);

Escreva, na classe ExercicioTest.java, test-cases para cada
método, que preencham os requisitos:
Soma: 1+1 = 2, 2+4 = 4
Fatorial: 0! = 1, 1! = 1, 2! = 2, 3! = 6, 4! = 24, 5! = 120
A fórmula é n! = n(n-1)(n-2)(n-3)...3*2*1
Celsius: -40C = -40F, 0C=32F, 100C=212F
A fórmula é F = 9/5 * C + 32
Inverte recebe "Uma frase" e retorna "esarf amU"

Implemente um teste e execute-o (o esqueleto de um deles
já está pronto). Ele deve falhar.
Implemente os métodos, um de cada vez, e rode os testes
até que não falhem mais (tarja verde), antes de prosseguir.

37

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