Экстремальное программирование. Разработка через тестирование - Кент Бек 2 стр.

В последнее время сформировалось клише: выражать глубочайшую признательность за те жертвы и лишения, которые вынуждена терпеть семья, один из членов которой заболел идеей написать книгу. Дело в том, что семейные жертвы и лишения так же необходимы для написания книги, как и бумага. Я выражаю свою самую глубочайшую благодарность моим детям, которые не могли приступить к завтраку, пока я не закончу очередную главу, а также моей жене, которая в течение двух месяцев была вынуждена повторять каждую свою фразу три раза.

Спасибо Майку Хэндерсону (Mike Henderson) за воодушевление, а также Марси Барнс (Marcy Barns) за то, что она пришла на помощь в трудную минуту.

Наконец, спасибо неизвестному автору книги, которую я прочитал в 12-летнем возрасте. В той книге было предложено сравнивать две ленты: с реальными результатами и ожидаемыми, и дорабатывать программу, пока реальные результаты не совпадут с ожидаемыми. Спасибо, спасибо, спасибо.

От издательства

Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной почты comp@piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

На веб-сайте издательства http://www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.

Введение

Однажды рано утром в пятницу к Уорду Каннингэму зашел босс и представил его Питеру, перспективному заказчику системы WyCash. Эта система предназначалась для управления портфелем облигаций, ее разработкой и продажей занималась компания Уорда. «Возможности вашей системы впечатляют, – сказал Питер. – Но вот в чем проблема: я собираюсь открыть новый фонд облигаций. Как я понял, ваша система поддерживает облигации, номинированные только в долларах США. Мне же понадобится система, поддерживающая разные валюты». Босс повернулся к Уорду и спросил: «Мы сможем это сделать?»

Вот он, кошмарный сценарий для любого разработчика. Все шло хорошо, пока события развивались по намеченному плану, и вдруг все меняется. Надо сказать, это было кошмаром не только для Уорда – босс, съевший собаку на управлении программными проектами, тоже не знал, что ответить.

Система WyCash была разработана небольшой командой программистов за пару лет. Она позволяла работать с большинством ценных бумаг с фиксированным доходом, имеющих хождение на американском рынке. Более того, она поддерживала некоторые редкие инструменты рынка ценных бумаг, например гарантированные инвестиционные контракты (Guaranteed Investment Contracts), и этим выгодно отличалась от конкурентов.

В основу разработки WyCash легли объектно-ориентированные технологии, также была использована объектная база данных. Базовой абстракцией системы был класс Dollar, класс, который отвечал за вычисления и форматирование результатов. В самом начале работы над системой его разработку поручили отдельной группе хороших программистов.

В течение последних шести месяцев Уорд и остальные члены команды постепенно уменьшали количество обязанностей класса Dollar. Оказалось, что числовые классы языка Smalltalk вполне подошли для реализации вычислений, а для округления до трех десятичных знаков был написан специальный код. Результаты вычислений становились все точнее и точнее, и в конце концов сложные алгоритмы тестирования, выполнявшие сравнение величин с учетом погрешности, были заменены простым сравнением реального и ожидаемого результатов.

За форматирование результатов в действительности отвечали классы пользовательского интерфейса, а не класс Dollar. Так как соответствующие тесты были написаны на уровне этих классов, в частности для подсистемы отчетов2, поэтому предполагаемые изменения не должны были их коснуться. В результате, спустя шесть месяцев, у объекта Dollar осталось не так уж много обязанностей…

Один из наиболее сложных алгоритмов, вычисление средневзвешенных величин, также постепенно менялся. Вначале существовало много различных реализаций этого алгоритма, разбросанных по всему коду. Однако позже, с появлением подсистемы отчетов, стало очевидно, что существует только одно место, где этот алгоритм должен быть реализован, – класс AveragedColumn. Именно этим классом и занялся Уорд.

Если бы удалось внедрить в этот алгоритм поддержку работы с несколькими валютами, система в целом смогла бы стать «мультивалютной». Центральная часть алгоритма отвечала бы за хранение количества денег «в столбце». При этом алгоритм должен быть достаточно абстрактным для вычисления средневзвешенных величин любых объектов, которые поддерживали арифметические операции. К примеру, с его помощью можно было бы вычислять средневзвешенное календарных дат.

Выходные прошли как обычно – за отдыхом, а в понедельник утром босс поинтересовался: «Ну как, мы сможем это сделать?» – «Дайте мне еще день, и я скажу точно», – ответил Уорд.

В вычислении средневзвешенной величины объект Dollar как бы являлся переменной. В случае наличия нескольких валют потребовалось бы по одной переменной на каждый тип валюты, нечто вроде многочлена. Только вместо 3x

2

3

Быстрый эксперимент показал, что при вычислениях можно работать не с объектом Dollar (доллар), а с более общим объектом – Currency (валюта). При этом, если выполнялась операция над двумя различными валютами, значение следовало возвращать в виде объекта PolyCurrency (мультивалютный). Сложность заключалась в том, чтобы добавить новую функциональность, не сломав при этом то, что уже работает. А что, если просто прогнать тесты?

После добавления к классу Currency нескольких (пока нереализованных) операций большинство тестов все еще успешно выполнялось; к концу дня проходили все тесты. Уорд интегрировал новый код в текущую версию и пошел к боссу. «Мы сможем это сделать», – уверенно сказал он.

Давайте задумаемся над этой историей. Через пару дней потенциальный рынок для системы WyCash увеличился в несколько раз, соответственно подскочила ее ценность. Важно, что возможность создать значительную бизнес-ценность за такое короткое время не была случайной. Свою роль сыграли следующие факторы:

□ Метод – Уорду и команде разработки WyCash потребовался опыт в пошаговом наращивании проектных возможностей системы, с хорошо отработанным механизмом внесения изменений.

□ Мотив – Уорду и его команде было необходимо четкое представление о значимости поддержки мультивалютности в WyCash, а также потребовалась смелость взяться за такую на первый взгляд безнадежную задачу.

□ Возможность – сочетание всеохватывающей, продуманной системы тестов и хорошо структурированной программы; язык программирования, обеспечивающий локализацию проектных решений и тем самым упрощающий идентификацию ошибок.

Мотив – это то, чем вы не можете управлять; сложно сказать, когда он у вас появится и заставит заняться техническим творчеством для решения бизнес-задач. Метод и возможность, с другой стороны, находятся под вашим полным контролем. Уорд и его команда создали метод и возможность благодаря таланту, опыту и дисциплине. Значит ли это, что, если вы не входите в десятку лучших разработчиков планеты и у вас нет приличного счета в банке (настолько приличного, чтобы попросить босса погулять, пока вы занимаетесь делом), такие подвиги не для вас?

Нет, вовсе нет. Всегда можно развернуть проект так, чтобы работа над ним стала творческой и интересной, даже если вы обычный разработчик и прогибаетесь под обстоятельства, когда приходится туго. Разработка через тестирование (Test-Driven Development, TDD) – это набор способов, ведущих к простым программным решениям, которые может применять любой разработчик, а также тестов, придающих уверенность в работе. Если вы гений, эти способы вам не нужны. Если вы тугодум – они вам не помогут. Для всех остальных, кто находится между этими крайностями, следование двум простым правилам поможет работать намного эффективнее:

□ перед тем как писать любой фрагмент кода, создайте автоматизированный тест, который поначалу будет терпеть неудачу;

□ устраните дублирование.

Как конкретно следовать этим правилам, какие существуют в данной области нюансы и какова область применимости этих способов – все это составляет тему книги, которую вы сейчас читаете. Вначале мы рассмотрим объект, созданный Уордом в момент вдохновения, – мультивалютные деньги (multi-currency money).

Часть I

На примере денег

Мы займемся реализацией примера, разрабатывая код полностью на основе тестирования (кроме случаев, когда в учебных целях будут допускаться преднамеренные ошибки). Моя цель – дать вам почувствовать ритм разработки через тестирование (TDD). Кратко можно сказать, что TDD заключается в следующем:

• Быстро создать новый тест.

• Запустить все тесты и убедиться, что новый тест терпит неудачу.

• Внести небольшие изменения.

• Снова запустить все тесты и убедиться, что на этот раз все тесты выполнились успешно.

• Провести рефакторинг для устранения дублирования.

Кроме того, придется найти ответы на следующие вопросы:

• Как добиться того, чтобы каждый тест охватывал небольшое приращение функциональности?

• Как и за счет каких небольших и, наверное, неуклюжих изменений обеспечить успешное прохождение новых тестов?

• Как часто следует запускать тесты?

• Из какого количества микроскопических шагов должен состоять рефакторинг?

1. Мультивалютные деньги

Вначале мы рассмотрим объект, созданный Уордом для системы WyCash, – мультивалютные деньги (см. «Введение»). Допустим, у нас есть отчет вроде этого.

Добавив различные валюты, получим мультивалютный отчет.

Также необходимо указать курсы обмена.

$5 + 10 CHF = $10, если курс обмена 2:1

$5 * 2 = $10

Что нам понадобится, чтобы сгенерировать такой отчет? Или, другими словами, какой набор успешно выполняющихся тестов сможет гарантировать, что созданный код правильно генерирует отчет? Нам понадобится:

□ выполнять сложение величин в двух различных валютах и конвертировать результат с учетом указанного курса обмена;

□ выполнять умножение величин в валюте (стоимость одной акции) на количество акций, результатом этой операции должна быть величина в валюте.

Составим список задач, который будет напоминать нам о планах, не даст запутаться и покажет, когда все будет готово. В начале работы над задачей выделим ее жирным шрифтом, вот так. Закончив работу над ней – вычеркнем,

вот так

Как видно из нашего списка задач, сначала мы займемся умножением. Итак, какой объект понадобится нам в первую очередь? Вопрос с подвохом. Мы начнем не с объектов, а с тестов. (Мне приходится постоянно напоминать себе об этом, поэтому я просто притворюсь, что вы так же забывчивы, как и я.)

Попробуем снова. Итак, какой тест нужен нам в первую очередь? Если исходить из списка задач, первый тест представляется довольно сложным. Попробуем начать с малого – умножение, – сложно ли его реализовать? Займемся им для начала.

Когда мы пишем тест, мы воображаем, что у нашей операции идеальный интерфейс. Попробуем представить, как будет выглядеть операция снаружи. Конечно, наши представления не всегда будут находить воплощение, но в любом случае стоит начать с наилучшего возможного программного интерфейса (API) и при необходимости вернуться назад, чем сразу делать вещи сложными, уродливыми и «реалистичными». Простой пример умножения4:

public void testMultiplication() {

Dollar five = new Dollar(5);

five.times(2);

assertEquals(10, five.amount);

}

(Знаю, знаю: публичные поля, побочные эффекты, целые числа для денежных величин и все такое. Маленькие шаги – помните? Мы отметим, что где-то есть душок5, и продолжим дальше. У нас есть тест, который не выполняется, и мы хотим как можно скорее увидеть зеленую полоску6.)

$5 + 10 CHF = $10, если курс обмена 2:1

$5 * 2 = $10

Сделать переменную amount закрытым членом класса

Побочные эффекты в классе Dollar?

Округление денежных величин?

Тест, который мы только что создали, даже не компилируется, но это легко исправить. (О том, когда и как создаются тесты, я расскажу позже – когда мы будем подробнее говорить о среде тестирования, JUnit.) Как проще всего заставить тест компилироваться (пусть он пока и будет терпеть неудачу)? У нас четыре ошибки компиляции:

□ нет класса Dollar;

□ нет конструктора;

□ нет метода times(int);

□ нет поля (переменной) amount.

Устраним их одну за другой. (Я всегда ищу некоторую численную меру прогресса.) От одной ошибки мы избавимся, определив класс Dollar:

Dollar

class Dollar

Одной ошибкой меньше, осталось еще три. Теперь нам понадобится конструктор, причем совершенно необязательно, чтобы он что-то делал – лишь бы компилировался.

Dollar

Dollar(int amount) {

}

Осталось две ошибки. Необходимо создать заготовку метода times(). Снова мы выполним минимум работы, только чтобы заставить тест компилироваться:

Dollar

void times(int multiplier) {

}

Теперь осталась только одна ошибка. Чтобы от нее избавиться, нужно создать поле (переменную) amount:

Dollar

int amount;

Отлично! Теперь можно запустить тест и убедиться, что он не выполняется: ситуация продемонстрирована на рис. 1.1.

Загорается зловещий красный индикатор. Фреймворк тестирования (JUnit в нашем случае) выполнил небольшой фрагмент кода, с которого мы начали, и выяснил, что вместо ожидаемого результата «10» получился «0». Ужасно…

Рис. 1.1. Прогресс! Тест терпит неудачу

Вовсе нет! Неудача – это тоже прогресс. Теперь у нас есть конкретная мера неудачи. Это лучше, чем просто догадываться, что у нас что-то не так. Наша задача «реализовать мультивалютность» превратилась в «заставить работать этот тест, а потом заставить работать все остальные тесты». Так намного проще и намного меньше поводов для страха. Мы заставим этот тест работать.

Возможно, вам это не понравится, но сейчас наша цель не получить идеальное решение, а заставить тест выполняться. Мы принесем свою жертву на алтарь истины и совершенства чуть позже.

Наименьшее изменение, которое заставит тест успешно выполняться, представляется мне таким:

Dollar

int amount = 10;

Рисунок 1.2 показывает результат повторного запуска теста. Теперь мы видим ту самую зеленую полоску, воспетую в поэмах и прославленную в веках.

Вот оно, счастье! Но радоваться рано, ведь цикл еще не завершен. Уж слишком мал набор входных данных, которые заставят такую странно попахивающую и наивную реализацию работать правильно. Перед тем как двигаться дальше, немного поразмышляем.

Рис. 1.2. Тест успешно выполняется

Вспомним, полный цикл TDD состоит из следующих этапов:

1. Добавить небольшой тест.

2. Запустить все тесты и убедиться, что новый тест терпит неудачу.

3. Внести небольшое изменение.

4. Снова запустить тесты и убедиться, что все они успешно выполняются.

5. Устранить дублирование с помощью рефакторинга.