[30天快速上手TDD][Day 29]TDD 實戰練習 part 3–單元測試綠燈

2013-01-11

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30天快速上手TDD
2013-07-12

前言

TDD 實戰練習第一篇，介紹了：

如何從 PO 的描述中，定義出 user story 與 acceptance test cases 。
如何建立 BDD 相關的 feature 與 scenario 。
如何透過 Selenium 來設計驗收測試程式。
如何結合 BDD 的 steps 與 Selenium.WebDriver 。

TDD 實戰練習第二篇則介紹了：

如何迅速的通過驗收測試
如何在有測試保護的情況下重構
如何運用前面的重構九式來重構程式
如何從 acceptance testing drill down 到 integration testing
如何透過 BDD 來建立物件的 scenario 與測試案例

接下來這篇文章，則是要針對物件更細部的實作，來進行重構，把後面的重構招式也運用上，並且讓 production code 更符合 domain 與需求的本質。

這一篇文章，會將需要的驗收測試與整合測試，以及大部分相關的 production code 都撰寫完畢。

最後還有一個部分沒有提及，就是建立 Authentication 的單元測試，來保護當相依物件的實作細節或相關需求改變時， Authentication 物件的商業邏輯，仍能被正常測試到。而 context 端也會套用 strategy pattern 與 factory pattern 。這個部分因篇幅限制，會挪到下一篇文章當做整個 TDD 實戰系列的結尾。

當全部重構完成後，我們一整個 ATDD/BDD/TDD 的流程也就告一段落，喝杯咖啡之後，就可以挑下一個 story 繼續進行了。

目前的程式碼

Authentication Steps （Authentication 的測試程式）：

    [Binding]
    public class AuthenticationSteps
    {
        private static Authentication target;

        [BeforeScenario("Authentication")]
        public static void BeforeFeatureAuthentication()
        {
            target = new Authentication();
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [AfterScenario("Authentication")]
        public static void AfterFeatureAuthentication()
        {
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [Given(@"id為""(.*)""")]
        public void GivenId為(string id)
        {
            ScenarioContext.Current.Add("id", id);
        }

        [Given(@"password為""(.*)""")]
        public void GivenPassword為(string password)
        {
            ScenarioContext.Current.Add("password", password);
        }

        [When(@"呼叫Verify")]
        public void When呼叫Verify()
        {
            var id = ScenarioContext.Current["id"].ToString();
            var password = ScenarioContext.Current["password"].ToString();

            var result = target.Verify(id, password);
            ScenarioContext.Current.Add("result", result);
        }

        [Then(@"回傳""(.*)""")]
        public void Then回傳(string result)
        {
            var isValid = Convert.ToBoolean(result);
            var actual = Convert.ToBoolean(ScenarioContext.Current["result"]);
            Assert.AreEqual(isValid, actual);
        }
    }

Authentication 的程式碼：

    public class Authentication
    {
        public bool Verify(string id, string password)
        {
            if (id == "1234" && password == "91")
            {
                //LoginSuccess();
                return true;
            }

            if (id == "1234" && password == "1234")
            {
                //LoginFailed();
                return false;
            }

            return false;
        }
    }

    protected void btnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        var id = this.txtCardId.Text.Trim();
        var password = this.txtPassword.Text;

        var authentication = new Authentication();
        bool isValid = authentication.Verify(id, password);

        if (isValid)
        {
            LoginSuccess();
        }
        else
        {
            LoginFailed();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 密碼驗證錯誤
    /// </summary>
    private void LoginFailed()
    {
        this.Message.Text = @"密碼輸入錯誤";
    }

    /// <summary>
    /// 密碼驗證成功
    /// </summary>
    private void LoginSuccess()
    {
        Response.Redirect("index.aspx");
    }

說明

看到上面的程式碼，可以知道我們到上一篇為止，其實主要邏輯還是 hard-code 的判斷式。但其實 context 端已經可以按照 scenario 來看到基本運作方式與流程了。

接下來，則是要再往下 drill down 下去，實作更符合使用者需求的物件內容。

主要的重構目標，是 Authentication 物件的 Verify 內容。

資料存取職責分離

就如同前一篇文章所提， Authentication 的驗證職責，應該不屬於頁面。

讓我們再來釐清一下 Authentication 的 Verify() 應該要做些什麼。

Verify() 的 context 邏輯如下：

依據 id ，取得存放在資料來源中的密碼。
存放在資料來源中的密碼，是經過 SHA512 處理過的。
將傳入參數中的 password ，經過 SHA512 處理。
比較兩個值是否相同，相同則代表身分驗證合法，則回傳 true 。否則為不合法，則回傳 false 。

有了這樣的思維之後，我們等等就應該依照測試案例，來準備資料來源中的測試資料。

既然有了測試程式保護，我們就先來完成 Authentication 中，屬於 Verify 應該處理的商業邏輯。

Verify 的重構

按照上面提到的 Verify 商業邏輯，我們先 top-down 的設計商業邏輯的部份， Authentication.Verify() 內容如下：

    public class Authentication
    {
        public bool Verify(string id, string password)
        {
            //1. 依據id，取得存放在資料來源中的密碼。
            //2. 存放在資料來源中的密碼，是經過SHA512處理過的。
            string passwordFromDao = this.GetPasswordFromCardDao(id);

            //3. 將傳入參數中的password，經過SHA512處理。
            string passwordAfterHash = this.GetHash(password);

            //4. 比較兩個值是否相同，相同則代表身分驗證合法，則回傳true。否則為不合法，則回傳false。
            var isValid = passwordFromDao == passwordAfterHash;

            return isValid;

            //if (id == "1234" && password == "91")
            //{
            //    //LoginSuccess();
            //    return true;
            //}

            //if (id == "1234" && password == "1234")
            //{
            //    //LoginFailed();
            //    return false;
            //}

            //return false;
        }

        private string GetHash(string password)
        {
            throw new System.NotImplementedException();
        }

        private string GetPasswordFromCardDao(string id)
        {
            throw new System.NotImplementedException();
        }
    }

這時，測試肯定會失敗。因為還沒實作那兩個 private function 。

這邊要注意一個地方，我們從黑箱的角度或使用者行為的角度，一直沒有看到有所謂的 Hash這個動作或是行為。但因為現在是在設計 Authentication ，所以屬於單元測試層級，單元測試屬於白箱測試，因此這邊的重構，既要把 hash 的邏輯加進去，而且最後要能通過所有原本的測試。

GetHash 的職責，交給 Hash 的物件負責

一樣的，計算 Hash 的職責交給 Hash 的物件來負責，程式碼如下：

        private string GetHash(string password)
        {
            var hash = new MyHash();

            var result = hash.GetHash(password);

            return result;
        }

取得資料來源中，id 所對應的密碼，交給 Dao 來負責

一樣的，取得資料來源中， id 所對應的密碼，交給 Dao 來負責，程式碼如下：

        private string GetPasswordFromCardDao(string id)
        {
            var cardDao = new CardDao();

            var password = cardDao.GetPassword(id);

            return password;
        }

OK，到這， Verify 的內容算是完成了，職責也分離完成了。

也就是 BLL 中的商業邏輯物件，已經完成自己的責任了，這時測試失敗的原因，是因為 MyHash 與 CardDao 還沒有實作完畢。

因此，接下來，我們要來撰寫 MyHash與 CardDao 物件的內容。

MyHash 物件的 TDD

在開始針對 MyHash 物件進行 TDD 之前，這邊因為「Hash」的特性，得先提醒一下讀者。

Hash 是不可逆的，因此我們很難從外部的 input ，來回推預期hash之後的結果。所以，針對這個情況，基本上有兩種偷吃步的方式：

從之前已經存在的 SHA512 的 test cases 拿過來用，例如 DB 或其他 module 的 test cases 。
先寫好 SHA512 Hash 模組，並相信其執行結果，拿來當 test cases 。

實不相瞞，筆者也是用第二個方式來偷吃步。

即使是 Hash 用這種方式來撰寫測試程式，並不代表這樣的測試程式就沒有意義。因為當之後哪一個人明明是對的id與密碼，但密碼驗證一直失敗時，屆時新增的 test cases 就相當有意義了。

有了上述的前提之後，我們先來建立 MyHash 的 feature 與 scenario 。如下圖所示：

接著一樣產生 step 檔，並依照 scenario 撰寫其測試程式，測試程式碼如下：

    [Binding]
    public class MyHashSteps
    {
        private static MyHash target;

        [BeforeScenario("MyHash")]
        public static void BeforeScenarioMyHash()
        {
            target = new MyHash();
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [AfterScenario("MyHash")]
        public static void AfterScenarioMyHash()
        {
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [Given(@"輸入字串為""(.*)""")]
        public void Given輸入字串為(string input)
        {
            ScenarioContext.Current.Add("input", input);
        }

        [When(@"呼叫GetHash方法")]
        public void When呼叫GetHash方法()
        {
            var input = ScenarioContext.Current["input"].ToString();
            var result = target.GetHash(input);
            ScenarioContext.Current.Add("result", result);
        }

        [Then(@"回傳Hash結果為""(.*)""")]
        public void Then回傳Hash結果為(string expected)
        {
            var actual = ScenarioContext.Current["result"].ToString();

            Assert.AreEqual(expected, actual);
        }
    }

接下來，執行一下 MyHash 的 scenario 測試，想當然耳，還是測試失敗，因為 MyHash 還沒實作內容。但這是屬於 MyHash TDD 中的第一個紅燈。

接下來在 MyHash 中實作 SHA512 的模組，我們試圖通過這個紅燈。

MyHash的 GetHash() 實作

程式碼如下：

    public class MyHash
    {
        public string GetHash(string password)
        {
            var hash = SHA512.Create();
            var encoding = new UTF8Encoding();

            var inputByteArray = encoding.GetBytes(password);
            var hashValue = hash.ComputeHash(inputByteArray);

            var result = Convert.ToBase64String(hashValue);
            return result;
        }
    }

這時執行測試，很好，通過測試了。我們的 MyHash 物件到這邊就完成了。

接下來把目光拉回 CardDao 的實作。

CardDao 物件的 TDD

這邊有個分界點，一種是在開發環境， CardDao 就可以被完成且測試。另一種是在真實環境中， CardDao 才能被使用，真正連接到某個外部服務之類的情況。

倘若是在開發環境就可以實作完成，那麼就直接透過 TDD 的方式去實作。倘或是要到真實環境才能界接的外部服務，那麼程式還是依然要寫，但是 Authentication 的 Verify ，就應該要用 stub/mock 來模擬 CardDao ，才能測試商業邏輯。（後面會再提到）

這邊為了示範方便，筆者先簡單的用一個 Dictionary ，來當作存放於 SQL server 的 id, password 資料集合。（其實就是 stub object 的味道）

一樣，先建立 feature 與 scenario 。如下圖所示：

產生對應的 step 檔之後，接下來一樣先寫好測試程式，測試程式碼如下：

    [Binding]
    public class CardDaoSteps
    {
        private static CardDao target;

        [BeforeScenario("CardDao")]
        public static void BeforeScenarioCardDao()
        {
            target = new CardDao();
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [AfterScenario("CardDao")]
        public static void AfterScenarioCardDao()
        {
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

        [Given(@"使用者id為""(.*)""")]
        public void Given使用者Id為(string id)
        {
            ScenarioContext.Current.Add("id", id);
        }

        [When(@"呼叫GetPassword的方法")]
        public void When呼叫GetPassword的方法()
        {
            var id = ScenarioContext.Current["id"].ToString();

            var result = target.GetPassword(id);
            ScenarioContext.Current.Add("result", result);
        }

        [Then(@"回傳對應密碼為""(.*)""")]
        public void Then回傳對應密碼為(string expected)
        {
            var actual = ScenarioContext.Current["result"].ToString();

            Assert.AreEqual(expected, actual);
        }
    }

測試程式撰寫完畢之後，接著來撰寫我們供範例使用的 CardDao 內容。（用 Dictionary 實作的Dao ）

CardDao 的程式碼如下：

    /// <summary>
    /// just for sample
    /// </summary>
    public class CardDao
    {
        private Dictionary<string, string> _data = new Dictionary<string, string>();

        public CardDao()
        {
            this._data.Add("1234", "2VHCS0uee3jJTDJM3Prw7L8PrW+PuuyjTWTBUhkC6LHq+OM/AIYX+OGY6Hot9+nCw2R4vMU52uZ96O/DDbB/Ig==");
        }

        public string GetPassword(string id)
        {
            if (this._data.ContainsKey(id))
            {
                return this._data[id];
            }
            else
            {
                return string.Empty;
            }
        }
    }

接下來執行所有測試，會發現所有測試都通過了。如下圖所示：

結束了嘛？還沒，現階段的程式滿足了所有測試，但還沒滿足重構中 OOD 的 principle 。

接下來我們將繼續重構 Authentication ，以去除其物件之間的相依性。

重構 Authentication

細節的部份，讀者可以回顧一下前面的文章： [30天快速上手TDD][Day 16]Refactoring - 介面導向，這邊就直接帶相關的程式碼。

接下來，我們要先運用依賴反轉原則 ( DIP ) ，讓 Authentication 先相依於介面。程式碼如下：

    public class Authentication
    {
        public bool Verify(string id, string password)
        {
            //1. 依據id，取得存放在資料來源中的密碼。
            //2. 存放在資料來源中的密碼，是經過SHA512處理過的。
            string passwordFromDao = this.GetPasswordFromCardDao(id);

            //3. 將傳入參數中的password，經過SHA512處理。
            string passwordAfterHash = this.GetHash(password);

            //4. 比較兩個值是否相同，相同則代表身分驗證合法，則回傳true。否則為不合法，則回傳false。
            var isValid = passwordFromDao == passwordAfterHash;

            return isValid;
        }

        private string GetHash(string password)
        {
            IHash hash = new MyHash();

            var result = hash.GetHash(password);

            return result;
        }

        private string GetPasswordFromCardDao(string id)
        {
            ICardDao cardDao = new CardDao();

            var password = cardDao.GetPassword(id);

            return password;
        }
    }

沒錯，就只是把宣告的部份，由 var 變成介面。

運用 IoC 的方式來重構 Authentication

接著把 new 相依物件的職責往外抽，讓 Authentication 就只是負責自己的職責，程式碼如下：

    public class Authentication
    {
        private IHash _hash;
        private ICardDao _cardDao;

        public Authentication(IHash hash, ICardDao cardDao)
        {
            this._hash = hash;
            this._cardDao = cardDao;
        }

        public bool Verify(string id, string password)
        {
            //1. 依據id，取得存放在資料來源中的密碼。
            //2. 存放在資料來源中的密碼，是經過SHA512處理過的。
            string passwordFromDao = this.GetPasswordFromCardDao(id);

            //3. 將傳入參數中的password，經過SHA512處理。
            string passwordAfterHash = this.GetHash(password);

            //4. 比較兩個值是否相同，相同則代表身分驗證合法，則回傳true。否則為不合法，則回傳false。
            var isValid = passwordFromDao == passwordAfterHash;

            return isValid;
        }

        private string GetHash(string password)
        {
            //IHash hash = new MyHash();
            var result = this._hash.GetHash(password);

            return result;
        }

        private string GetPasswordFromCardDao(string id)
        {
            //ICardDao cardDao = new CardDao();
            var password = this._cardDao.GetPassword(id);

            return password;
        }
    }

因為修改到了 Authentication 的建構式，所以 context 端，也就是 Login.aspx.cs ，以及測試程式也要跟著修改。

因為測試紅燈了，所以我們首要任務還是通過測試。

先修改 Login.aspx.cs ，程式碼如下：

    protected void btnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        var id = this.txtCardId.Text.Trim();
        var password = this.txtPassword.Text;

        var authentication = new Authentication(new MyHash(), new CardDao());
        bool isValid = authentication.Verify(id, password);

        if (isValid)
        {
            LoginSuccess();
        }
        else
        {
            LoginFailed();
        }
    }

接著是修改 Authentication Steps 的測試程式：

        [BeforeScenario("Authentication")]
        public static void BeforeFeatureAuthentication()
        {
            target = new Authentication(new MyHash(), new CardDao());
            ScenarioContext.Current.Clear();
        }

執行測試，很好，全數綠燈了。如下圖所示：

小結

到現在， Authentication 已經經過 IoC 的方式重構了。單就 Authentication 物件來說，已經設計的相當乾淨，也符合 OOD 的原則了。

因為內容實在有點太長，為避免超過篇幅限制，筆者只好把後面重構的部份，挪到下一篇文章了。

下一篇文章，我們將會介紹，如何使用 mock framework ，來建立 Authentication 的單元測試，讓我們不必相依於 MyHash 與 CardDao 物件。

即使未來CardDao 或 MyHash 的邏輯或需求改變，我們的 Authentication 物件，仍能正確無誤的被測試其商業邏輯，是否仍符合預期。

而 context 端也將透過 strategy pattern 與 factory pattern ，來隔絕 layer 與 layer 之間的相依性。

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