使用测试优先方法开发用户界面

使用测试优先方法开发用户界面
Author: Cpluser
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Blog：http://blog.csdn.net/cpluser/

演示代码下载
关键字： 测试优先 测试驱动开发 Mock Objects CppUnit   1、概述 测试优先是测试驱动开发(Test-Driven Development, TDD)的核心思想，它要求在编写产品代码前先编写基于产品代码的测试代码。在测试驱动开发的单元测试中，对GUI应用实施自动测试应该是测试驱动开发的软肋之一。由于界面的操作是有由人来完成的，所以要想在GUI中完成单元自动测试是有一定难度的。Kent Beck在它的《测试驱动开发》中就曾提到过这个问题。

本文将通过一个例子来讲解在测试驱动开发中如何针对GUI进行单元测试。这个例子是David Astels著的《测试驱动开发实用指南(影印版)》中一个关于影片列表管理的例子。该书中文版即将在国内出版。书中讨论并介绍了开发这个例子的多种方法。笔者将介绍其中的一种，并且为了方便使用C++的朋友的学习，书中的代码我用C++写了一遍，类名和变量名尽量和原书保持一致，以方便阅读该书的C++读者。在此也要感谢David Astels给我们带来如此精彩的一本书。

本文叙述背景为：CppUnit1.9.0, Visual C++ 6.0, Windows2000 pro。文中叙述有误之处，敬请批评指正。如果读者对CppUnit还没有一定的了解，可以先参考笔者的另一篇文章《CppUnit测试框架入门》。

2、需求分析 对于这个影片管理的应用，我们主要实现增加、删除和显示影片列表的功能。基于这些需求，我们可以画一张GUI草图，如图1：


图1
界面的控件主要有：一个显示所有影片的列表listbox控件，一个填写新的影片名的edit控件,一个增加button控件，一个删除button控件。由此，我们的开发目标就十分的明确了。

3、编写UI测试代码 这部分的UI测试代码主要是测试各个控件是否正确生成并且是可见的，以及测试一些控件的label文字是否正确。 我们从TestCase继承一个类TestWidgets用于测试窗口，并添加四个测试，分别测试listbox、edit、add button、delete button。  

class TestWidgets : public CppUnit::TestCase
{
CPPUNIT_TEST_SUITE(TestWidgets);
CPPUNIT_TEST(testList);
CPPUNIT_TEST(testField);
CPPUNIT_TEST(testAddButton);
CPPUNIT_TEST(testDeleteButton);
CPPUNIT_TEST_SUITE_END();
public:
TestWidgets();
virtual ~TestWidgets();
public:
virtual void setUp();
virtual void tearDown();
void testList();
void testField();
void testAddButton();
void testDeleteButton();
private:
MovieListWindow* m_pWindow;
}; 其中,MovieListWindow是一个窗口类。 我们来看看其中的一个测试，请看代码中的注释。  

void TestWidgets::testAddButton() {
//得到btn指针
CButton* pAddButton = m_pWindow->GetAddButton();
//检查是否生成btn
CPPUNIT_ASSERT(pAddButton->m_hWnd);
//检查btn是否可见
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(TRUE, ::IsWindowVisible(pAddButton->m_hWnd));
CString strText;
pAddButton->GetWindowText(strText);
CString strExpect = "Add";
//检查btn的Label文字是否正确
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(strExpect, strText);
}   编译测试代码，编译器会给我们一些出错信息。这要求我们必须马上编写产品代码以让编译通过。 首先第一个要实现的产品代码就是MovieListWindow窗口类。  

class AFX_EXT_CLASS MovieListWindow : public CDialog
{
public:
MovieListWindow(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor
CListBox* GetMovieListBox(){return &m_MovieListBox;};
CEdit* GetMovieField(){return &m_MovieField;};
CButton* GetAddButton(){return &m_AddBtn;};
CButton* GetDeleteButton(){return &m_DeleteBtn;};
void Init();
// Dialog Data
//{{AFX_DATA(MovieListWindow)
enum { IDD = IDD_MOVIELISTDLG };
CButton m_AddBtn;
CButton m_DeleteBtn;
CEdit m_MovieField;
CListBox m_MovieListBox;
//}}AFX_DATA
// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(MovieListWindow) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL
// Implementation protected:
// Generated message map functions //{{AFX_MSG(MovieListWindow) //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() };   在MovieListWindow窗口类中我们实现了需要的控件以及针对这些控件的一些方法，如GetMovieListBox()等，本文在此不做详述。编译测试代码和产品代码，检查是否通过。如未通过则继续检查产品代码以使编译和测试通过。

4、编写控件行为测试代码 接下来应该是编写点击add button和delete button的测试代码了。 同样,我们从TestCase继承出TestOperation,  

class TestOperation : public CppUnit::TestCase
{
CPPUNIT_TEST_SUITE(TestOperation);
CPPUNIT_TEST(testMovieList);
CPPUNIT_TEST(testAdd);
CPPUNIT_TEST(testDelete);
CPPUNIT_TEST_SUITE_END();
public:
void testMovieList();
void testAdd();
void testDelete();
public:
void setUp();
void tearDown();
TestOperation();
virtual ~TestOperation();
private:
static CString LOST_IN_SPACE;
CStringArray m_MovieNames;
MovieListWindow* m_pWindow;
MovieListEditor* m_pEditor;
};   你会发现，在TestOperation类中出现了一个成员变量MovieListEditor* m_pEditor.类MovieListEditor是一个用来保存影片数据以及对影片数据进行增加,删除操作的管理类.后面我们会给出它的实现. 看看setUp()做了什么,  

void TestOperation::setUp() {
//创建一个MovieListEditor实例
m_pEditor = new MovieListEditor();
m_MovieNames.RemoveAll();
//将MovieListEditor中的影片列表拷贝到m_MovieNames,为后面测试作准备
for(int n=0; n<m_pEditor->GetMovies()->GetSize(); n++)
{
m_MovieNames.Add(m_pEditor->GetMovies()->GetAt(n)); }
}

  我们来看看添加影片的测试,请看代码注释.  

void TestOperation::testAdd()
{
//拷贝一份movie list
CStringArray MovieNamesWithAddition;
for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n++)
{
MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n));
}
MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE);
//生成窗口
MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);
pWindow->Init();
//填写新的影片的名称
CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();
pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);
//点击add btn
CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();
::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);
//检查列表控件中是否已加入新的影片
CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox();
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());
//检查列表控件中影片名是否正确
CString strNewMovieName;
pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);
//销毁窗口
pWindow->DestroyWindow();
delete pWindow;
pWindow = NULL;
}   编译后会有出错信息,主要的错误有: a)我们把m_pEditor保存在MovieListWindow中了,这需要我们修改原来的MovieListWindow的构造函数. b)没有MovieListEditor类. MovieListEditor的实现如下:  

class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor
{
public: MovieListEditor(); virtual ~MovieListEditor();
public: virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;};
virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);};
virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);};
private:
CStringArray m_arMovieList; };   再次编译,已经通过.运行测试,发现在  

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());   测试通不过.检查后知道原因是,我们在测试代码里  

::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);   给add button发送了点击按钮的消息,但是在MovieListWindow 窗口中我们没有加入消息的响应函数,因此测试
没有通过.赶紧添加消息响应函数.  

void MovieListWindow::OnClickAddButton()
{
UpdateData();
CString strNewMovieName;
m_MovieField.GetWindowText(strNewMovieName);
if("" != strNewMovieName)
{
m_pEditor->Add(strNewMovieName);
m_MovieListBox.AddString(strNewMovieName);
}
}  
编译,测试.通过.   5、Mock Objects 在删除操作的单元测试中，我们遇到的一个问题是，影片列表的数据应该是保存在一个文本文件或者数据库当中的，如果我们编写的测试依赖于这些实际的文件或数据库，那么我们的测试就会受制于这些外部的资源。一旦文件或者数据库里的数据发生变化，必然会波及到我们的测试代码，从而产生错误的测试信息。前面的MovieListEditor中我们没有加入一些初始化的数据,在测试删除操作时会遇到一些问题.   这里，我们引入Mock Objects。Mock Objects用来模拟外部复杂的资源(如数据库, 网络连接等), 使UI可以测试那些依赖于这些复杂外界资源的模块。例如在测试一个跟数据库有关系的模块时，我们并不一定要建立一个真实的数据库连接，而只需建立一个Mock Objects就可以了。测试所需的数据都存在于这个Mock Objects。可以说，Mock Objects为我们提供了一个轻量级的、可控制的、高效的模型。 在本例中，影片的增加、删除都会跟文件或数据库操作发生关系。这时我们就可以利用Mock Objects来隔离测试代码与文件或数据库。使用Mock Objects一般有以下几个步骤：

a)定义一个外部资源的接口.(这个接口一般是可以在重构过程中提炼出来的).
b)定义一个Mock Objects，从外部资源的接口继承下来，实现外部资源的接口。
c)创建一个Mock Objects，并设置它的内部期望值。
d)把创建的这个Mock Objects传递给需要测试的模块进行操作。
e)操作完毕后将Mock Objects内部的状态与期待状态比较。

现在我们就根据这个步骤来实现本例子中的Mock Objects.通过对前面的代码进行重构,我们可以提炼出一个接口MovieListEditor:  

class AFX_EXT_CLASS MovieListEditor
{
public:
MovieListEditor();
virtual ~MovieListEditor();
public:
virtual CStringArray* GetMovies()=0;
virtual void Add(CString strMovie)=0;
virtual void Delete(int nIndex)=0;
};   请注意它和前面我们定义的MovieListEditor的不同. 接下来,我们应该定义一个Mock Objects,当然它是从MovieListEditor继承下来的.  

class mockEditor : public MovieListEditor
{
public:
mockEditor();
virtual ~mockEditor();
public:
virtual CStringArray* GetMovies(){return &m_arMovieList;};
virtual void Add(CString strMovie){m_arMovieList.Add(strMovie);};
virtual void Delete(int nIndex){m_arMovieList.RemoveAt(nIndex);};
private:
CStringArray m_arMovieList;
};   然后给这个Mock Objects设置初识值,我们选择在它的构造函数里进行.  

mockEditor::mockEditor()
{
m_arMovieList.Add("Star Wars");
m_arMovieList.Add("Star Trek");
m_arMovieList.Add("Stargate"); }   我们添加了三个影片用于测试. 接着,应该把这个MockObjects的一个实例传递给需要测试的模块.这里就是我们要测试的UI(MovieListWindow).  

m_pEditor = new mockEditor();
MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);   最后我们来看看经过修改后的新的测试添加影片的方法,  

void TestOperation::testAdd()
{
//拷贝一份movie list
CStringArray MovieNamesWithAddition;
for(int n=0; n<m_MovieNames.GetSize(); n++)
{
MovieNamesWithAddition.Add(m_MovieNames.GetAt(n));
}
MovieNamesWithAddition.Add(LOST_IN_SPACE);
//生成窗口
MovieListWindow *pWindow = new MovieListWindow(m_pEditor);
pWindow->Init();
//填写新的影片的名称
CEdit* pEdit = pWindow->GetMovieField();
pEdit->SetWindowText(LOST_IN_SPACE);
//点击add btn
CButton* pBtn = pWindow->GetAddButton();
::SendMessage(pBtn->m_hWnd, BM_CLICK, 0, 0);
//检查列表控件中是否已加入新的影片
CListBox* pListBox = pWindow->GetMovieListBox();
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), pListBox->GetCount());
//将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(),
m_pEditor->GetMovies()->GetSize());
//检查列表控件中影片名是否正确
CString strNewMovieName;
pListBox->GetText(pListBox->GetCount()-1, strNewMovieName);
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, strNewMovieName);
//将Mock Objects的内部数据和期望值进行比较
int nIndex = m_pEditor->GetMovies()->GetSize();
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));
//销毁窗口
pWindow->DestroyWindow();
delete pWindow;
pWindow = NULL;
}   请注意,这里测试的数据都是mockEditor里的,而且在UI进行添加操作后,还将mockEditor内部的状态与期待状态做了比较.  

CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(MovieNamesWithAddition.GetSize(), m_pEditor->GetMovies()->GetSize());
CPPUNIT_ASSERT_EQUAL(LOST_IN_SPACE, m_pEditor->GetMovies()->GetAt(nIndex-1));   其他删除操作的测试跟添加类似,在此不做详述.至此,我们就完成了这个GUI应用程序的开发.所有的测试如图2所示:



图2


6、源码说明 本文附带的代码包括三个Project,分别是Movie、GuiTestFirst、AppMovieList.Movie是产品代码.GuiTestFirst是测试代码.AppMovieList是使用Movie输出的产品代码而写的应用程序,它从MovieListEditor继承出一个新的影片管理类MyEditor.它主要是演示如何使用我们提炼出来的MovieListEditor接口.例如你可以实现CXmlMovieListEditor,CAccessMovieListEditor等等.进入GuiTestFirst打开所有这些工程。AppMovieList运行如图3所示:



图3

7、总结 a)对GUI应用实施测试优先开发方法，这在测试驱动开发中并不是必须的，可根据开发的实际情况来选择。 b)通过引入Mock Objects,我们使测试代码和外部复杂的资源隔离开来,同时也使我们能够从既有代码中提炼出清晰的接口,使代码整洁可用.

8、参考资料 <测试驱动开发实用指南(影印版)> David Astels
<测试驱动开发(中文版)> Kent Beck
<Endo-Testing: Unit Testing with Mock Objects> Tim Mackinnon, Steve Freeman, Philip Craig

本文地址：http://com.8s8s.com/it/it34028.htm