يعد اختبار الوحدة أحد الممارسات الأساسية في تطوير البرمجيات، مما يضمن أداء الوحدات الفردية أو مكونات النظام كما هو متوقع. تقوم هذه الاختبارات بعزل أجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية، مثل الوظائف أو الأساليب، والتحقق من أنها تنتج المخرجات الصحيحة في ضوء مدخلات محددة. ستقدم هذه المقالة نظرة عامة متعمقة حول اختبار الوحدة وفوائدها وأفضل الممارسات والقيود.
ما هو اختبار الوحدة؟
اختبار الوحدة هو أسلوب اختبار البرمجيات حيث يتم اختبار الوحدات الفردية (أصغر الأجزاء القابلة للاختبار) من البرنامج بشكل مستقل للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. تشير "الوحدة" إلى أصغر جزء ممكن من التعليمات البرمجية التي يمكن فصلها منطقيا عن بقية البرنامج، وعادة ما تكون وظيفة أو طريقة أو فئة.
الهدف الأساسي من اختبار الوحدة هو التحقق من أن كل وحدة تؤدي وظيفتها المقصودة دون أي مشاكل أو عيوب. من خلال التركيز على أصغر المكونات، يسهل اختبار الوحدة تحديد الأخطاء في وقت مبكر من دورة التطوير قبل أن تنتشر إلى النظام الأكبر.
الخصائص الرئيسية:
• العزل: يجب أن تركز كل حالة اختبار فقط على وظيفة أو طريقة واحدة محددة، دون إشراك أنظمة خارجية مثل قواعد البيانات، أو واجهات برمجة التطبيقات، أو أنظمة الملفات.
• الأتمتة: غالبًا ما تكون اختبارات الوحدة آلية، مما يسمح بتشغيلها بسرعة وبشكل متكرر طوال عملية التطوير.
• التكرار: يجب أن تسفر اختبارات الوحدة عن نفس النتيجة في كل مرة، بشرط عدم تغيير الكود أو الإدخال.
مثال على اختبار الوحدة:
فيما يلي مثال بسيط لاختبار الوحدة في JavaScript باستخدام إطار اختبار Jest:
جافا سكريبت
نسخ الكود
// دالة بسيطة يجب اختبارها
إضافة الدالة (أ، ب) {
العودة ب؛

// اختبار الوحدة لوظيفة "الإضافة"
اختبار ("يضيف 1 2 يساوي 3"، () => {
توقع (إضافة (1، 2)).toBe(3)؛
});
في هذا المثال، تأخذ دالة الإضافة معلمتين وترجع مجموعهما. يضمن اختبار الوحدة أنه عند استدعاء add(1, 2) تكون النتيجة 3.
ما أهمية اختبار الوحدة؟
يوفر اختبار الوحدة العديد من الفوائد التي تعمل على تحسين الجودة الشاملة للبرنامج وقابلية صيانته:

1. الكشف المبكر عن الأخطاء من خلال اختبار المكونات الفردية في وقت مبكر من عملية التطوير، يمكن أن تساعد اختبارات الوحدة في تحديد الأخطاء قبل أن تؤثر على أجزاء أخرى من التطبيق. يؤدي اكتشاف المشكلات مبكرًا إلى تقليل التكلفة والجهد المبذول لإصلاحها لاحقًا في دورة التطوير.
2. تحسين جودة الكود تشجع اختبارات الوحدة المطورين على كتابة تعليمات برمجية أكثر وضوحًا ونمطية. نظرًا لأنه يجب اختبار الوحدات بشكل منفصل، يتم تحفيز المطورين لكتابة وظائف أصغر ومكتفية ذاتيًا يسهل فهمها وصيانتها.
3. يسهل إعادة الهيكلة تعمل اختبارات الوحدة بمثابة شبكة أمان أثناء إعادة هيكلة التعليمات البرمجية. عندما يحتاج المطورون إلى تعديل التعليمات البرمجية أو تحسينها، تضمن اختبارات الوحدة الحالية أن التغييرات لا تؤدي إلى تعطيل الوظائف الحالية.
4. التوثيق يمكن أن تكون اختبارات الوحدة بمثابة شكل من أشكال التوثيق. وهي توضح كيف من المتوقع أن تتصرف المكونات الفردية، مما يوفر معلومات قيمة للمطورين الجدد الذين ينضمون إلى المشروع.
5. يدعم التكامل المستمر (CI) في بيئة التكامل المستمر، يمكن تشغيل اختبارات الوحدة الآلية بشكل متكرر للتحقق من أن تغييرات التعليمات البرمجية لا تؤدي إلى ظهور عيوب جديدة. يتيح ذلك للفرق اكتشاف المشكلات مبكرًا والحفاظ على مستوى عالٍ من جودة التعليمات البرمجية طوال المشروع. أفضل ممارسات اختبار الوحدة لتحقيق أقصى قدر من فوائد اختبار الوحدة، من الضروري اتباع أفضل الممارسات. تضمن هذه الممارسات أن تظل اختبارات الوحدة فعالة وقابلة للصيانة وقابلة للتطوير مع نمو قاعدة التعليمات البرمجية.
6. اكتب الاختبارات المستقلة والمعزولة يجب أن يكون كل اختبار وحدة مستقلة عن الآخرين. ويجب أن يركزوا فقط على الوحدة التي يتم اختبارها، دون الاعتماد على عوامل خارجية مثل اتصالات قاعدة البيانات أو مكالمات الشبكة أو الوظائف الأخرى. استخدم السخرية أو التشويش لعزل الكود قيد الاختبار.
7. اختبر شيئًا واحدًا في كل مرة يجب أن تتحقق كل حالة اختبار من سلوك أو وظيفة واحدة فقط. يؤدي هذا إلى تبسيط عملية تصحيح الأخطاء عند فشل الاختبار، حيث سيكون من الواضح أي وظيفة محددة لا تعمل كما هو متوقع.
8. استخدم أسماء الاختبارات الوصفية يجب أن تصف أسماء الاختبار بوضوح السلوك الذي يتم اختباره. وهذا يجعل من السهل فهم الغرض من كل اختبار عند مراجعة التعليمات البرمجية أو التحقيق في فشل الاختبار. على سبيل المثال: جافا سكريبت نسخ الرمز اختبار ("يجب أن يُرجع المجموع الصحيح عند إضافة رقمين موجبين"، () => { // تنفيذ الاختبار });
9. اجعل الاختبارات قصيرة وبسيطة يجب أن تكون اختبارات الوحدة موجزة وسهلة القراءة. من الصعب صيانة وتصحيح الاختبارات المعقدة للغاية. التزم ببنية بسيطة: • الترتيب: إعداد الشروط الأولية. • الفعل: تنفيذ العملية التي يتم اختبارها. • التأكيد: التحقق من النتيجة.
10. إجراء الاختبارات بشكل متكرر يتيح تشغيل اختبارات الوحدات بشكل متكرر للمطورين اكتشاف المشكلات مبكرًا ويضمن أن تغييرات التعليمات البرمجية لا تؤدي إلى تعطيل الوظائف الحالية. يساعد دمج اختبارات الوحدة في مسار التكامل المستمر على أتمتة هذه العملية.
11. حالات اختبار الحافة بالإضافة إلى اختبار السيناريوهات النموذجية، قم بتضمين حالات الحافة التي قد تتسبب في فشل التعليمات البرمجية. قد يتضمن ذلك اختبارًا: • قيم الحدود (مثل الصفر والأرقام السالبة) • المدخلات الفارغة • مدخلات كبيرة
12. تجنب اختبار الطرق الخاصة التركيز على اختبار الأساليب والواجهات العامة. غالبًا ما تكون الأساليب الخاصة عبارة عن تفاصيل التنفيذ، وقد يؤدي اختبارها إلى اختبارات هشة تنقطع كلما تغير التنفيذ الداخلي. تتفاعل الطرق العامة عادة مع الطرق الخاصة، لذا فإن اختبار الواجهة العامة بشكل غير مباشر يتحقق من أن الطرق الخاصة تعمل بشكل صحيح. حدود اختبار الوحدة في حين أن اختبار الوحدة ضروري، إلا أن له حدوده. يجب أن يكون المطورون على دراية بهذه الأمور لتجنب الاعتماد المفرط على اختبارات الوحدة:
13. لا يمكن اختبار كل شيء تركز اختبارات الوحدة على المكونات الفردية، ولكنها لا تغطي كيفية تفاعل الوحدات المختلفة مع بعضها البعض. مطلوب اختبار المستوى الأعلى، مثل التكامل أو اختبار النظام، للتحقق من صحة هذه التفاعلات.
14. قد لا يتم الكشف عن المشكلات على مستوى النظام تتم كتابة اختبارات الوحدة لأجزاء صغيرة من التعليمات البرمجية، لذلك لا يمكنها الكشف عن المشكلات التي تحدث على مستوى النظام الأوسع، مثل اختناقات الأداء، أو تسرب الذاكرة، أو حالات السباق.
15. صيانة الاختبار مع تطور التعليمات البرمجية، يجب تحديث اختبارات الوحدة لتعكس التغييرات في الوظائف. يمكن أن تكون تكاليف الصيانة هذه كبيرة، خاصة في المشاريع الكبيرة حيث تحتاج الاختبارات إلى التعديل بشكل متكرر.
16. شعور زائف بالأمان إن الحصول على تغطية اختبار الوحدة بنسبة 100% لا يضمن أن التطبيق خالي من الأخطاء. قد تنجح اختبارات الوحدة بينما لا تزال هناك أخطاء ذات مستوى أعلى، مثل مشكلات التكامل أو تجربة المستخدم. أطر اختبار الوحدة المشتركة هناك العديد من أطر اختبار الوحدات المتاحة للغات البرمجة المختلفة، ولكل منها ميزاته وقدراته الفريدة. بعض منها شعبية تشمل: • JUnit: إطار اختبار الوحدة المستخدم على نطاق واسع لتطبيقات Java. • JUnit 5: أحدث إصدار من JUnit، يوفر مرونة وميزات أكثر من الإصدارات السابقة. • Jest: إطار عمل شائع لاختبار JavaScript تم تطويره بواسطة Facebook، وهو مفيد بشكل خاص لتطبيقات React. • pytest: إطار اختبار مرن لـ Python، معروف ببساطته وميزاته القوية. • xUnit: مجموعة من أطر عمل اختبار الوحدات لمختلف لغات البرمجة، بما في ذلك C#، وJava، وPython. خاتمة يعد اختبار الوحدة عنصرًا حيويًا في عملية تطوير البرمجيات، مما يضمن أن الوحدات الفردية من التعليمات البرمجية تعمل على النحو المنشود. من خلال اتباع أفضل الممارسات وفهم القيود المفروضة على اختبار الوحدة، يمكن للمطورين تحسين جودة التعليمات البرمجية، واكتشاف الأخطاء مبكرًا، وإنشاء تطبيقات أكثر قابلية للصيانة. ومع ذلك، ينبغي استكمال اختبار الوحدة بأنواع أخرى من الاختبارات، مثل التكامل واختبار النظام، لضمان تغطية الاختبار الشاملة وموثوقية التطبيق.