JUnitでコード品質を向上させる：ユニットテストの基本（前編）

良いコードを書くということは、単に動作させるということではなく、確実に動作し続けるようにすることです。ユニットテストは、コードの各部分を個別にテストすることで、バグを早期に発見するのに役立ちます。

このブログでは、ユニットテストとは何か、どのように機能するのか、なぜあなたのプロジェクトにとって重要なのかについて、わかりやすく説明します。

ユニットテストとは

ユニットテストとは、コードの最小の機能部分を評価し、その品質を保証することです。これは、ソフトウェア開発において非常に重要なプラクティスであり、コードを小さな機能単位に分解し、それぞれに対応するユニットテストを伴います。

これらのテストはコードとして記述され、ソフトウェアが更新されるたびに自動的に実行されます。このアプローチにより、開発者はテストが失敗したときにバグを素早く特定し、切り分けることができます。ユニットテストはモジュール設計を促進し、コードの全体的な品質とテストカバレッジを向上させます。また、ユニットテストの自動化によって、開発者は新しいコードを書くことに集中する時間を確保できます。

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ユニットテストとは

単体テストは、アプリケーションの、より小さい、分離された部分の正しさをチェックするコードのセグメントです。開発者が意図したロジックに基づいて、コードが期待通りに実行されることを確認することを目的としています。ユニットテストは、入力を通してのみコードと対話し、アサーション（真か偽の条件）を使って出力を評価します。

コードブロックは、テストケースと呼ばれる複数の単体テストを持つことができます。しかし、テストケースの完全なセットを定義することは、必ずしも必要ではありません。単体テストは独立して動作しなければなりません。つまり、データベースやオブジェクト、ネットワーク通信など、システムの他の部分に依存してはいけないということです。コードが外部データに依存する場合は、データスタブを使うべきです。ユニットテストを書くのは、小さくて論理的に単純なコードセグメントほど簡単です。

データ・サブとは

スタブとは、テスト中に別のコンポーネントを置き換える小さなコード片のことです。スタブを使う主な利点は、一貫した結果を得られるのでテスト記述が簡単になることです。他のコンポーネントがまだ完全に機能していなくても、スタブを使うことでテストを実行することができます。

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ユニットテストの種類

さまざまなタイプの単体テストが、これらの課題に個別に対処するように設計されています。それぞれのタイプは、特定の種類の問題を特定し、解決するためのユニークな利点を提供します。

ホワイトボックステスト

ホワイトボックステストは、構造テストあるいはクリアボックステストとも呼ばれ、コードの内部構造と動作を調べるテスト方法です。

ここでのテスターは、単に表面を引っ掻くだけではありません。むしろ、プログラミング言語とシステム・アーキテクチャを十分に理解した上で、コード構造、制御フロー、特定のロジック・パスを分析します。このように詳細なレベルであるため、ホワイトボックス・テストは、構文エラーや境界の問題に対して特に効果的です。

利益享受者

ホワイトボックステストは、コードパスに対する正確な洞察を提供し、カバレッジギャップを浮き彫りにし、開発の早い段階でバグを発見します。ホワイトボックステストの恩恵を受けるのは、主に技術的スキルの高い開発者と品質保証（QA）エンジニアです。このテストはコード構造とロジックを理解する必要があるため、コードベースに精通している人に最適です。

開発時

ホワイトボックステストは、開発の初期段階で最も効果的であり、コーディング中も役に立ち続けます。開発者は、個々のコンポーネントやモジュールをビルドするとすぐに使い始めます。このタイミングは、コードを他の部分と組み合わせる前に、構文エラー、ロジックの欠陥、パフォーマンスの問題をキャッチするのに役立ちます。ホワイトボックステストは、コードレビューの際にも有用であり、継続的インテグレーションプロセスにおいても重要な役割を果たします。

ブラックボックステスト

ブラックボックステストは、機能テストや仕様ベーステストと呼ばれることもあり、内部コード構造に関係なくソフトウエアの外部動作を評価する方法です。ブラックボックステストでは、コードがどのように構築されているかに注目する代わりに、コードが意図した機能を実行するかどうかを調べます。

ここでは、テスターは、ソフトウェアがその機能要件を満たしているかどうかを、表面の下を見ずに評価します。このため、ブラックボックステストは、さまざまな条件下でソフトウェアが意図したとおりに動作することを確認すると同時に、その過程でユーザビリティやアクセシビリティの問題を発見するのに特に役立ちます。

利益享受者

ブラックボックステストは、深い技術的知識を必要とせず、さまざまな専門知識レベルのテスト担当者が利用でき、多くの場合、コンポーネントの相互作用に起因する不具合を明らかにします。深い技術的専門知識を持たないQAテスター、エンドユーザー、利害関係者が、ブラックボックステストはを利用して、ソフトウエアの要求事項や仕様に精通している人であれば、誰でも利用することができる。

開発時

ブラックボックステストは、システムテスト、受け入れテスト、リリース後など、開発サイクルの後半で特に有用です。このテスト手法は、アプリケーションが機能的な要求事項やユーザビリティの要求事項を満たしていることを検証するのに理想的であり、基本的なコードを調査する必要はありません。

グレーボックステスト

一方、グレーボックステストは、ホワイトボックスとブラックボックスの両方の要素の組み合わせで、テストを導くためにシステム内部の部分的な知識を使うことによって、バランスのとれたアプローチを提供します。

テスターは、コードの内部構造に関する限られた知識しか持たないため、データフローやアプリケーションの動作における問題を特定することができる一方で、ある程度の客観性を維持し、外部機能に集中することができます。さらに、このアプローチは、テスターと開発者間のコミュニケーションを促進し、テストプロセスの全体的な有効性を高めます。

利益享受者

グレーボックステストは、ブラックボックステストだけよりも徹底的なテストを可能にし、他の方法では気づかれないかもしれないバグを検出し、テスターと開発者間のより良いコラボレーションを促進します。グレーボックステストは、技術的な知識と機能的な理解のミックスを必要とするため、開発者とテスターの双方にメリットがあります。特に、開発者と密接に仕事をしているQAテスターにとっては有益です。

開発時

グレーボックステストは通常、統合テストとシステムテストの段階で使用されます。このアプローチにより、テスト担当者は、特にモジュール間の統合ポイントにおけるデータフローや機能の問題を特定することができ、協調的なテストプロセスをサポートする。また、コードベースに変更が加えられた場合の回帰テストにも有効です。

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ユニットテストとは

ユニットとは、コードの一行、メソッド、クラスなど、ほとんど何でも可能です。テストが小さければ小さいほど、コードがどのように動作しているかをより詳細に見ることができます。また、非常に小さな単位でテストを行う場合、テストを高速に実行できるという実用的な側面もあります。

以下の例は本当に単純なものですが、小さいということが何を意味するのかの基本的な考え方は得られるでしょう。Javaで書かれたサンプルコードを考えてみよう。

public int addNumbers(int a, int b) {
 return a + b 
}

JUnitは、以下の単純なコード例のように、Javaで個々のメソッドやコンポーネントをテストする簡単な方法を提供します。JUnitを使用すると、コードの各部分が期待どおりに動作するかどうかを検証するための、小規模で分離されたテストを作成できます。

package agileTest.junit 
import static org.junit.Assert.*;
 import org.junit.Test; 
public class SimpleTest { 
 @Test 
 public void addNumbersTest(){ 
   int a = 3; 
   int b = 6; 
   assertEquals (addNumbers(a, b), 9); 
  }
 }

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ユニットテスト戦略

ユニットテストを効果的に作成するには、以下の基本的なテクニックに従って包括的なカバレッジを確保しましょう。

ロジックの検証：提供された有効な入力で、システムが正しい計算を実行し、コードを通じて期待される経路をたどることを検証する。すべての可能なコードパスがカバーされていることを確認します。
境界テスト：標準的な値、エッジケース、無効なデータなど、さまざまな入力シナリオに対してシステムがどのように反応するかを調べる。例えば、期待される入力範囲が 2～7 の場合、5 のような標準的な値、2 のようなエッジケース、10 のような範囲外の入力での動作を観察します。
エラー処理：間違った入力に対するシステムの応答を評価する。ユーザーにデータの再入力を促したり、クラッシュしたりなどを確認します。
オブジェクト状態の検証：コードの実行によって永続オブジェクトの状態が変更される場合、これらのオブジェクトが期待どおりに更新されることを確認します。

開発者のユニットテスト活用法

テスト駆動開発（TDD）

TDDでは、実際のコードが開発される前に、機能要件を満たすためのテストが記述されます。コーディングが完了したら、コードが指定された要件を満たしていることを確認するために、これらの事前に定義されたテストに対してテストされます。

コーディング後のテスト

コードのブロックが完成したら（まだTDDでカバーされていない場合）、その機能を検証するためにユニットテストを書くべきです。ユニットテストは、システムテスト中に実行されるテストの最初のセットであり、包括的なテストスイートの一部を形成します。

DevOpsの統合

DevOpsの実践において、ユニットテストは継続的インテグレーションと継続的デリバリー（CI/CD）で重要な役割を果たします。ユニットテストは、CI/CDパイプラインの他のテストと一緒に自動的に実行され、継続的な開発とデプロイメント中にコードの品質を保証します。

アジャイルテスト- Jira のエンタープライズ QA とテスト管理は、Git ワークフローを自動テスト管理と接続することで、テスト管理と品質保証を向上させます。Bitbucket CI/CD パイプラインでテストが実行されると、アジャイルテストは自動的に結果をインポートして分析し、リアルタイムで Jira 課題に直接リンクします。この統合により、テストの実行ステータスが更新され、テスト結果に基づいてJiraで自動化されたアクションをトリガーすることができるため、手動でのレポート作成ステップが不要になります。Git、Bitbucket、Jiraをシームレスに接続することで、アジャイルテストはテストカバレッジの明確な可視性を維持しながら、開発とテストプロセスの同期を確実にします。