Go 语言：通过TDD测试驱动开发学习 Mocking （模拟）的思想

正文：

现在需要你写一个程序，从 3 开始依次向下，当到 0 时打印 「GO!」 并退出，要求每次打印从新的一行开始且打印间隔一秒的停顿。

3

 

2

 

1

 

Go!

 

我们将通过编写一个 Countdown 函数来处理这个问题，然后放入 main 程序，所以它看起来这样：

package main

func main() {
    Countdown()
}

虽然这是一个非常简单的程序，但要完全测试它，我们需要像往常一样采用迭代的、测试驱动的方法。

所谓迭代是指：确保我们采取最小的步骤让软件可用。

我们不想花太多时间写那些在被攻击后理论上还能运行的代码，因为这经常导致开发人员陷入开发的无底深渊。尽你所能拆分需求是一项很重要的技能，这样你就能拥有可以工作的软件。

下面是我们如何划分工作和迭代的方法：

•  打印 3

• 打印 3 到 Go!
• 在每行中间等待一秒

先写测试

我们的软件需要将结果打印到标准输出界面。在 DI（依赖注入） 的部分，我们已经看到如何使用 DI 进行方便的测试。

func TestCountdown(t *testing.T) {
    buffer := &bytes.Buffer{}

    Countdown(buffer)

    got := buffer.String()
    want := "3"

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

如果你对 buffer 不熟悉，请重新阅读前面的部分。

我们清楚，我们的目的是让 Countdown 函数将数据写到某处，io.writer就是作为 Go 的一个接口来抓取数据的一种方式。

• 在 main 中，我们将信息发送到 os.Stdout，所以用户可以看到 Countdown 的结果打印到终端

• 在测试中，我们将发送到 bytes.Buffer，所以我们的测试能够抓取到正在生成的数据

尝试并运行测试

./countdown_test.go:11:2: undefined: Countdown

为测试的运行编写最少量的代码，并检查失败测试的输出

定义 Countdown 函数

func Countdown() {}

再次尝试运行

./countdown_test.go:11:11: too many arguments in call to Countdown
have (*bytes.Buffer)
want ()

编译器正在告诉你函数的问题，所以更正它

func Countdown(out *bytes.Buffer) {}

countdown_test.go:17: got '' want '3'

这样结果就完美了！

编写足够的代码使程序通过

func Countdown(out *bytes.Buffer) {
    fmt.Fprint(out, "3")
}

我们正在使用 fmt.Fprint 传入一个 io.Writer（例如 *bytes.Buffer）并发送一个 string。这个测试应该可以通过。

重构代码

虽然我们都知道 *bytes.Buffer 可以运行，但最好使用通用接口代替。

func Countdown(out io.Writer) {
    fmt.Fprint(out, "3")
}

重新运行测试他们应该就可以通过了。

为了完成任务，现在让我们将函数应用到 main中。这样的话，我们就有了一些可工作的软件来确保我们的工作正在取得进展。

package main

import (
    "fmt"
    "io"
    "os"
)

func Countdown(out io.Writer) {
    fmt.Fprint(out, "3")
}

func main() {
    Countdown(os.Stdout)
}

尝试运行程序，这些成果会让你感到神奇。

当然，这仍然看起来很简单，但是我建议任何项目都使用这种方法。

在测试的支持下，将功能切分成小的功能点，并使其首尾相连顺利的运行。

接下来我们可以让它打印 2，1 然后输出「Go!」。

 

先写测试

通过花费一些时间让整个流程正确执行，我们就可以安全且轻松的迭代我们的解决方案。我们将不再需要停止并重新运行程序，要对它的工作充满信心因为所有的逻辑都被测试过了。

func TestCountdown(t *testing.T) {
    buffer := &bytes.Buffer{}

    Countdown(buffer)

    got := buffer.String()
    want := `3
2
1
Go!`

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }
}

反引号语法是创建 string 的另一种方式，但是允许你放置东西例如放到新的一行，对我们的测试来说是完美的。

尝试并运行测试

countdown_test.go:21: got '3' want '3
2
1
Go!'

写足够的代码令测试通过

func Countdown(out io.Writer) {
    for i := 3; i > 0; i-- {
        fmt.Fprintln(out, i)
    }
    fmt.Fprint(out, "Go!")
}

使用 for 循环与 i-- 反向计数，并且用 fmt.println 打印我们的数字到 out，后面跟着一个换行符。最后用 fmt.Fprint 发送 「Go!」。

重构代码

这里已经没有什么可以重构的了，只需要将变量重构为命名常量

const finalWord = "Go!"
const countdownStart = 3

func Countdown(out io.Writer) {
    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        fmt.Fprintln(out, i)
    }
    fmt.Fprint(out, finalWord)
}

如果你现在运行程序，你应该可以获得想要的输出，但是向下计数的输出没有 1 秒的暂停。

Go 可以通过 time.Sleep 实现这个功能。尝试将其添加到我们的代码中。

func Countdown(out io.Writer) {
    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        fmt.Fprintln(out, i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Fprint(out, finalWord)
}

如果你运行程序，它会以我们期望的方式工作。

Mocking

测试可以通过，软件按预期的工作。但是我们有一些问题：

• 我们的测试花费了 4 秒的时间运行
•  每一个关于软件开发的前沿思考性文章，都强调快速反馈循环的重要性。
•  缓慢的测试会破坏开发人员的生产力。
•  想象一下，如果需求变得更复杂，将会有更多的测试。对于每一次新的 Countdown 测试，我们是否会对被添加到测试运行中 4 秒钟感到满意呢？

•  我们还没有测试这个函数的一个重要属性。

我们有个 Sleeping 的注入，需要抽离出来然后我们才可以在测试中控制它。

如果我们能够 mock time.Sleep，我们可以用 依赖注入 的方式去来代替「真正的」time.Sleep，然后我们可以使用断言 监视调用

先写测试

让我们将依赖关系定义为一个接口。这样我们就可以在 main 使用 真实的 Sleeper，并且在我们的测试中使用 spy sleeper。通过使用接口，我们的 Countdown 函数忽略了这一点，并为调用者增加了一些灵活性。

type Sleeper interface {
    Sleep()
}

我做了一个设计的决定，我们的 Countdown 函数将不会负责 sleep 的时间长度。 这至少简化了我们的代码，也就是说，我们函数的使用者可以根据喜好配置休眠的时长。

现在我们需要为我们使用的测试生成它的 mock

type SpySleeper struct {
    Calls int
}

func (s *SpySleeper) Sleep() {
    s.Calls++
}

监视器（spies）是一种 mock，它可以记录依赖关系是怎样被使用的。它们可以记录被传入来的参数，多少次等等。在我们的例子中，我们跟踪记录了 Sleep() 被调用了多少次，这样我们就可以在测试中检查它。

更新测试以注入对我们监视器的依赖，并断言 sleep被调用了 4 次。

func TestCountdown(t *testing.T) {
    buffer := &bytes.Buffer{}
    spySleeper := &SpySleeper{}

    Countdown(buffer, spySleeper)

    got := buffer.String()
    want := `3
2
1
Go!`

    if got != want {
        t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
    }

    if spySleeper.Calls != 4 {
        t.Errorf("not enough calls to sleeper, want 4 got %d", spySleeper.Calls)
    }
}

尝试并运行测试

too many arguments in call to Countdown
have (*bytes.Buffer, Sleeper)
want (io.Writer)

为测试的运行编写最少量的代码，并检查失败测试的输出

我们需要更新 Countdow 来接受我们的 Sleeper。

func Countdown(out io.Writer, sleeper Sleeper) {
    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        fmt.Fprintln(out, i)
    }

    time.Sleep(1 * time.Second)
    fmt.Fprint(out, finalWord)
}

如果您再次尝试，你的 main 将不会出现相同编译错误的原因

./main.go:26:11: not enough arguments in call to Countdown
have (*os.File)
want (io.Writer, Sleeper)

让我们创建一个 真正的 sleeper 来实现我们需要的接口

type ConfigurableSleeper struct {
    duration time.Duration
}

func (o *ConfigurableSleeper) Sleep() {
    time.Sleep(o.duration)
}

我决定做点额外的努力，让它成为我们真正的可配置的 sleeper。但你也可以在 1 秒内毫不费力地编写它。

我们可以在实际应用中使用它，就像这样：

func main() {
    sleeper := &ConfigurableSleeper{1 * time.Second}
    Countdown(os.Stdout, sleeper)
}

足够的代码令测试通过

现在测试正在编译但是没有通过，因为我们仍然在调用 time.Sleep 而不是依赖注入。让我们解决这个问题。

func Countdown(out io.Writer, sleeper Sleeper) {
    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        sleeper.Sleep()
        fmt.Fprintln(out, i)
    }

    sleeper.Sleep()
    fmt.Fprint(out, finalWord)
}

测试应该可以该通过，并且不再需要 4 秒。

仍然还有一些问题

还有一个重要的特性，我们还没有测试过。

Countdown 应该在第一个打印之前 sleep，然后是直到最后一个前的每一个，例如：

•  Sleep

•  Print N

•  Sleep

•  Print N-1

• Sleep

我们最新的修改只断言它已经 sleep 了 4 次，但是那些 sleeps 可能没按顺序发生。

 当你在写测试的时候，如果你没有信心，你的测试将给你足够的信心，尽管推翻它！（不过首先要确定你已经将你的更改提交给了源代码控制）。将代码更改为以下内容。

func Countdown(out io.Writer, sleeper Sleeper) {
    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        sleeper.Sleep()
    }

    for i := countdownStart; i > 0; i-- {
        fmt.Fprintln(out, i)
    }

    sleeper.Sleep()
    fmt.Fprint(out, finalWord)
}

如果你运行测试，它们仍然应该通过，即使实现是错误的。

让我们再用一种新的测试来检查操作的顺序是否正确。

我们有两个不同的依赖项，我们希望将它们的所有操作记录到一个列表中。所以我们会为它们俩创建 同一个监视器

type CountdownOperationsSpy struct {
    Calls []string
}

func (s *CountdownOperationsSpy) Sleep() {
    s.Calls = append(s.Calls, sleep)
}

func (s *CountdownOperationsSpy) Write(p []byte) (n int, err error) {
    s.Calls = append(s.Calls, write)
    return
}

const write = "write"
const sleep = "sleep"

我们的 CountdownOperationsSpy 同时实现了 io.writer 和 Sleeper，把每一次调用记录到 slice。在这个测试中，我们只关心操作的顺序，所以只需要记录操作的代名词组成的列表就足够了。

 现在我们可以在测试套件中添加一个子测试。

t.Run("sleep after every print", func(t *testing.T) {
    spySleepPrinter := &CountdownOperationsSpy{}
    Countdown(spySleepPrinter, spySleepPrinter)

    want := []string{
        sleep,
        write,
        sleep,
        write,
        sleep,
        write,
        sleep,
        write,
    }

    if !reflect.DeepEqual(want, spySleepPrinter.Calls) {
        t.Errorf("wanted calls %v got %v", want, spySleepPrinter.Calls)
    }
})

现在这个测试应该会失败。恢复原状新测试应该又可以通过。

我们现在在 Sleeper 上有两个测试监视器，所以我们现在可以重构我们的测试，一个测试被打印的内容，另一个是确保我们在打印时间 sleep。最后我们可以删除第一个监视器，因为它已经不需要了。

func TestCountdown(t *testing.T) {

    t.Run("prints 3 to Go!", func(t *testing.T) {
        buffer := &bytes.Buffer{}
        Countdown(buffer, &CountdownOperationsSpy{})

        got := buffer.String()
        want := `3
2
1
Go!`

        if got != want {
            t.Errorf("got '%s' want '%s'", got, want)
        }
    })

    t.Run("sleep after every print", func(t *testing.T) {
        spySleepPrinter := &CountdownOperationsSpy{}
        Countdown(spySleepPrinter, spySleepPrinter)

        want := []string{
            sleep,
            write,
            sleep,
            write,
            sleep,
            write,
            sleep,
            write,
        }

        if !reflect.DeepEqual(want, spySleepPrinter.Calls) {
            t.Errorf("wanted calls %v got %v", want, spySleepPrinter.Calls)
        }
    })
}

我们现在有了自己的函数，并且它的两个重要的属性已经通过合理的测试。

难道 mocking 不是在作恶（evil）吗？

你可能听过 mocking 是在作恶。就像软件开发中的任何东西一样，它可以被用来作恶，就像 DRY(Don't repeat yourself) 一样。

当人们 不听从他们的测试 并且 不尊重重构阶段时，他们通常会陷入糟糕的境地。

如果你的模拟代码变得很复杂，或者你需要模拟很多东西来测试一些东西，那么你应该 倾听 那种糟糕的感觉，并考虑你的代码。通常这是一个征兆：

• 你正在进行的测试需要做太多的事情

   
•  把模块分开就会减少测试内容

•  它的依赖关系太细致

   
•  考虑如何将这些依赖项合并到一个有意义的模块中

• 你的测试过于关注实现细节

• 最好测试预期的行为，而不是功能的实现

通常，在你的代码中有大量的 mocking 指向 错误的抽象。

人们在这里看到的是测试驱动开发的弱点，但它实际上是一种力量 通常情况下，糟糕的测试代码是糟糕设计的结果，而设计良好的代码很容易测试。

 

但是模拟和测试仍然让我举步维艰！

曾经遇到过这种情况吗？

•  你想做一些重构

• 为了做到这一点，你最终会改变很多测试

• 你对测试驱动开发提出质疑，并在媒体上发表一篇文章，标题为「Mocking 是有害的」

这通常是您测试太多 实现细节 的标志。尽力克服这个问题，所以你的测试将测试 有用的行为，除非这个实现对于系统运行非常重要。

有时候很难知道到底要测试到 什么级别，但是这里有一些我试图遵循的思维过程和规则。

• 重构的定义是代码更改，但行为保持不变。 如果您已经决定在理论上进行一些重构，那么你应该能够在没有任何测试更改的情况下进行提交。所以，在写测试的时候问问自己。

   
•  我是在测试我想要的行为还是实现细节？
•  如果我要重构这段代码，我需要对测试做很多修改吗？

•  虽然 Go 允许你测试私有函数，但我将避免它作为私有函数与实现有关。 

• 我觉得如果一个测试 超过 3 个模拟，那么它就是警告 —— 是时候重新考虑设计。

• 小心使用监视器。监视器让你看到你正在编写的算法的内部细节，这是非常有用的，但是这意味着你的测试代码和实现之间的耦合更紧密。如果你要监视这些细节，请确保你真的在乎这些细节。

和往常一样，软件开发中的规则并不是真正的规则，也有例外。Uncle Bob 的文章 「When to mock」 有一些很好的指南。

总结

更多关于测试驱动开发的方法：

•  当面对不太简单的例子，把问题分解成「简单的模块」。试着让你的工作软件尽快得到测试的支持，以避免掉进兔子洞（rabbit holes，意指未知的领域）和采取「最终测试（Big bang）」的方法。

•  一旦你有一些正在工作的软件，小步迭代

 Mocking：

　　一旦开发人员学会了 mocking，就很容易对系统的每一个方面进行过度测试，按照 它工作的方式 而不是 它做了什么。始终要注意 测试的价值，以及它们在将来的重构中会产生什么样的影响。

在这篇关于 mocking 的文章中，我们只提到了 监视器（Spies），他们是一种 mock。也有不同类型的 mocks。Uncle Bob 的一篇极易阅读的文章中解释了这些类型。在后面的章节中，我们将需要编写依赖于其他数据的代码，届时我们将展示 Stubs 行为