Las pruebas unitarias son una Desarrollo de software ad-hoc proceso en el que se prueban componentes individuales o unidades de código para garantizar que funcionan correctamente.
¿Qué son las pruebas unitarias?
La prueba unitaria es una práctica fundamental en el desarrollo de software que implica probar las partes individuales más pequeñas de un software. un programa, conocidas como unidades, para verificar que funcionen como se espera.
Una unidad en este contexto generalmente se refiere a una sola función, método o clase dentro de un conjunto más grande. base de códigoAl aislar estas unidades, los desarrolladores pueden centrarse en su comportamiento en un entorno controlado, lo que garantiza que cada una de ellas produzca el resultado correcto para una entrada específica. Este aislamiento permite la detección temprana de errores en el proceso de desarrollo, lo que hace que la depuración sea más manejable y reduce la probabilidad de defectos en sistemas más complejos e integrados.
¿Cómo funcionan las pruebas unitarias?
A continuación se muestra un desglose de cómo funcionan las pruebas unitarias, paso a paso:
- Identificar la unidad a probarLos desarrolladores primero identifican la parte más pequeña del código base que desean probar, como una función o un método. La unidad debe tener una entrada y una salida claras para verificar si funciona como se esperaba.
- Escribe casos de pruebaLos casos de prueba se escriben para definir varios escenarios que la unidad podría encontrar. Esto incluye casos estándar, límite y extremos. La prueba debe especificar la entrada, el resultado esperado y las condiciones en las que la unidad debería aprobar o fallar.
- Configurar el entorno de prueba. La entorno de prueba Se crea para simular las condiciones en las que se ejecutará la unidad. Esto puede implicar inicializar objetos, configurar las dependencias necesarias o proporcionar datos ficticios para aislar la unidad de otras partes del sistema.
- Ejecuta la pruebaLa unidad se ejecuta con las entradas de prueba en el entorno aislado. La prueba se ejecutará y comparará la salida real de la unidad con el resultado esperado.
- Analizar los resultadosSe comprueba el resultado de la prueba unitaria. Si el resultado real coincide con el esperado, la prueba se aprueba. Si no, la prueba falla y el problema debe solucionarse en el código.
- Refactorizar o depurar según sea necesarioSi la prueba falla, se revisa el código para solucionar el problema. Los desarrolladores pueden ajustar la unidad o las condiciones en las que se prueba, y la prueba se vuelve a ejecutar para garantizar que se resuelva el problema.
- Repite el procesoUna vez que se aprueba una prueba unitaria, se convierte en parte del conjunto de pruebas automatizadas que se ejecutará periódicamente, especialmente después de los cambios de código, para garantizar que no se introduzcan nuevos errores. Con el tiempo, se prueban más unidades y se agregan a esta suite, lo que crea una estructura de prueba integral.
Ejemplo de prueba unitaria
A continuación se muestra un ejemplo sencillo de una prueba unitaria para una Python Función que calcula la suma de dos números. La prueba unitaria verifica si la función funciona correctamente al pasar diferentes entradas y verificar la salida.
Función a probar
# The function being tested
def add_numbers(a, b):
return a + b
# Unit test class
class TestAddNumbers(unittest.TestCase):
# Test case: adding positive numbers
def test_add_positive(self):
result = add_numbers(3, 5)
self.assertEqual(result, 8) # Expected result: 8
# Test case: adding negative numbers
def test_add_negative(self):
result = add_numbers(-2, -3)
self.assertEqual(result, -5) # Expected result: -5
# Test case: adding a positive and a negative number
def test_add_mixed(self):
result = add_numbers(7, -3)
self.assertEqual(result, 4) # Expected result: 4
# Test case: adding zero
def test_add_zero(self):
result = add_numbers(0, 5)
self.assertEqual(result, 5) # Expected result: 5
# Code to run the tests
if __name__ == '__main__':
unittest.main()
Explicación:
- agregar_numeros(a, b) es la función bajo prueba, que simplemente suma dos números.
- La clase de prueba unitaria PruebaAñadirNumeros Contiene cuatro métodos de prueba, cada uno de ellos orientado a un escenario específico:
- test_add_positive: prueba la suma de dos números positivos.
- test_add_negative: prueba la suma de dos números negativos.
- test_add_mixed: prueba sumando un número positivo y uno negativo.
- test_add_zero: prueba la suma de un número y cero.
¿Qué se consigue mediante las pruebas unitarias?
Las pruebas unitarias logran varios objetivos clave que contribuyen a la calidad, confiabilidad y facilidad de mantenimiento del software. Esto es lo que se logra normalmente mediante las pruebas unitarias:
- Detección temprana de erroresLas pruebas unitarias ayudan a detectar errores en las primeras fases del proceso de desarrollo, antes de que el código se integre en sistemas más grandes. Esto permite a los desarrolladores identificar y resolver problemas en la fuente, lo que hace que la depuración sea más sencilla y eficiente.
- Calidad y estabilidad del códigoAl probar unidades de código individuales, los desarrolladores pueden asegurarse de que cada parte funcione correctamente. Esto genera una mayor calidad general del código y un software más estable, lo que reduce la probabilidad de defectos cuando el código se integra con otros componentes.
- Confianza durante la refactorizaciónLas pruebas unitarias sirven como red de seguridad al realizar cambios en el código base, como refactorizaciónLos desarrolladores pueden refactorizar el código con confianza, sabiendo que si las pruebas unitarias pasan, no han dañado inadvertidamente la funcionalidad existente.
- Diseño de código mejoradoEscribir pruebas unitarias fomenta un mejor diseño de software. Para que las unidades sean más fáciles de probar, los desarrolladores suelen diseñar su código para que sea más modular, con una clara separación de preocupaciones. Esto da como resultado un código más limpio y más fácil de mantener.
- Reducción de costes de corrección de erroresDado que las pruebas unitarias identifican los errores en forma temprana, el costo de corregirlos es menor en comparación con corregirlos más adelante en el ciclo de desarrollo o después del lanzamiento. Cuanto antes se detecte un defecto, más fácil y menos costoso será resolverlo.
- Soporte para integración y despliegue continuoLas pruebas unitarias suelen estar automatizadas y se ejecutan de forma continua, lo que respalda las prácticas de desarrollo modernas como Integración continua (CI) e implementación continua (CD)Las pruebas automatizadas garantizan que los cambios no introduzcan nuevos errores en el código base y mantengan la integridad del código a lo largo del tiempo.
- Comportamiento documentadoLas pruebas unitarias actúan como documentación del código. Especifican cómo se espera que se comporte el código en diversas condiciones, lo que facilita que otros desarrolladores comprendan la funcionalidad prevista de cada unidad.
Técnicas de prueba unitaria
Las técnicas de prueba unitaria son enfoques utilizados para probar unidades individuales de un programa de manera eficaz y estructurada. técnicas de prueba de software Ayudan a garantizar que el código se pruebe exhaustivamente, cubriendo varios escenarios y posibles casos extremos. Estas son las principales técnicas que se utilizan en las pruebas unitarias.
Prueba de caja negra
En las pruebas de caja negra, el evaluador se centra únicamente en la entrada y la salida de la unidad sin ningún conocimiento del funcionamiento interno del código. El objetivo es verificar que la unidad se comporte como se espera en diferentes condiciones. Los evaluadores no necesitan comprender los detalles de la implementación, pero sí comprobar si la función cumple con sus requisitos en función de la entrada y la salida.
Prueba de caja blanca
Las pruebas de caja blanca implican probar la estructura interna y la lógica de la unidad. El evaluador tiene pleno conocimiento del código y puede diseñar pruebas que ejerciten rutas de código específicas, puntos de decisión y ramificaciones. Esta técnica ayuda a garantizar que la lógica y el flujo del código sean correctos, cubriendo casos extremos y posibles rutas de ejecución.
Pruebas de caja gris
La prueba de caja gris es un enfoque híbrido en el que el evaluador tiene un conocimiento parcial del funcionamiento interno de la unidad. Esta técnica combina elementos de ambos Pruebas de caja negra y caja blanca, lo que permite al evaluador diseñar casos de prueba más informados basados en una comprensión de cómo funciona el código y al mismo tiempo centrarse en el comportamiento externo de la unidad.
Cobertura de estados de cuenta
Esta técnica garantiza que cada instrucción del código se ejecute al menos una vez durante la prueba. El objetivo es asegurarse de que todas las líneas de código estén cubiertas por las pruebas, lo que reduce la probabilidad de que se pasen por alto errores ocultos en rutas de código no ejecutadas.
Cobertura de sucursales
La cobertura de ramas se centra en probar todas las ramas o puntos de decisión posibles en el código. Cada declaración condicional, como if o else, debe probarse para garantizar que cada rama se comporte correctamente. Esta técnica ayuda a descubrir errores que pueden ocurrir cuando ciertas ramas no se ejecutan.
Cobertura de ruta
La cobertura de rutas prueba todas las rutas posibles a través de una unidad de código. El objetivo es garantizar que se pruebe cada secuencia posible de rutas de ejecución, incluidas las combinaciones de ramas. Esta técnica proporciona una cobertura más amplia que la prueba de ramas, lo que garantiza que incluso la lógica de decisión compleja se pruebe exhaustivamente.
Prueba de mutación
Las pruebas de mutación implican la introducción de pequeños cambios o mutaciones en el código y, a continuación, la ejecución de pruebas unitarias para ver si detectan estos cambios. Si las pruebas fallan, esto indica que el conjunto de pruebas es eficaz. Si las pruebas pasan a pesar de la mutación, es posible que sea necesario mejorar los casos de prueba para cubrir todos los escenarios.
Beneficios y desafíos de las pruebas unitarias
Las pruebas unitarias desempeñan un papel crucial en la mejora de la calidad del software, pero como cualquier práctica de desarrollo, tienen ventajas y desventajas.
Beneficios
Las pruebas unitarias ofrecen numerosos beneficios que mejoran el desarrollo de software:
- Detección temprana de erroresLas pruebas unitarias detectan errores en las primeras fases del proceso de desarrollo, antes de que el código se integre con otras partes del sistema. Esto reduce el esfuerzo y el tiempo necesarios para localizar y corregir errores más adelante, lo que genera ciclos de desarrollo más eficientes.
- Calidad de código mejoradaAl escribir pruebas unitarias, se alienta a los desarrolladores a escribir código más limpio y modular. Cada unidad de código está diseñada con entradas y salidas claras, lo que mejora la legibilidad, la capacidad de mantenimiento y el diseño del código en general.
- Refactorizando la confianzaLas pruebas unitarias brindan una red de seguridad al realizar cambios o refactorizar el código. Los desarrolladores pueden modificar el código base con confianza, sabiendo que si las pruebas unitarias pasan, la funcionalidad principal del código permanece intacta.
- Admite integración continuaLas pruebas unitarias suelen estar automatizadas y pueden integrarse en procesos de integración continua (CI). Esto garantiza que los nuevos cambios no alteren el código existente, lo que mejora la confiabilidad del software y acelera los ciclos de desarrollo.
- Depuración más rápida. Es más fácil aislar errores con pruebas unitarias, ya que la prueba se centra en unidades específicas de código. Cuando una prueba falla, los desarrolladores saben exactamente dónde está el problema, lo que reduce el tiempo y el esfuerzo de depuración.
- Costes reducidosDado que los errores se detectan temprano, solucionarlos cuesta menos que solucionar problemas descubiertos más tarde en el ciclo de vida del desarrollo, especialmente después de la implementación.
- Actúa como documentaciónLas pruebas unitarias sirven como una forma de documentación que muestra cómo se pretende que se comporten las distintas partes del código. Esto ayuda a los nuevos desarrolladores o miembros del equipo a comprender rápidamente el comportamiento esperado de una unidad, lo que reduce la curva de aprendizaje.
- Garantiza la funcionalidad de forma aisladaLas pruebas unitarias garantizan que cada unidad del código funcione correctamente de forma aislada, sin dependencias de otras partes del sistema. Esto garantiza que las unidades funcionen bien de forma individual antes de integrarlas en el sistema más grande.
Challenges
A continuación se presentan los desafíos clave que los desarrolladores pueden enfrentar al trabajar con pruebas unitarias:
- Requiere mucho tiempo escribirlo y mantenerloEscribir pruebas unitarias completas puede llevar mucho tiempo, especialmente en proyectos grandes con muchos componentes. Mantener estas pruebas actualizadas a medida que evoluciona el código base requiere un esfuerzo constante. Los desarrolladores deben modificar continuamente las pruebas para reflejar los cambios en la funcionalidad, lo que puede ralentizar el proceso de desarrollo.
- Dificultades para probar la lógica compleja. Sistemas complejos, especialmente aquellos con dependencias de bases de datos, externas API, u otros servicios, son difíciles de probar en forma unitaria. Simular o simular estas dependencias externas puede requerir configuraciones complejas, lo que dificulta la prueba de unidades individuales de forma aislada.
- Cobertura de prueba incompletaLograr una cobertura completa de las pruebas es difícil. Incluso con un conjunto completo de pruebas, es posible que se pasen por alto algunos casos extremos o condiciones imprevistas. Sin una cobertura completa, es posible que se cuelen ciertos defectos, especialmente si las pruebas solo cubren la funcionalidad básica y no todos los caminos o ramificaciones posibles.
- Falsa sensación de seguridad. Tener una gran cantidad de pruebas unitarias aprobadas a veces puede crear una falsa sensación de seguridad. El hecho de que las pruebas unitarias pasen no garantiza que el sistema general funcione correctamente cuando se integre. Las pruebas unitarias se centran en componentes aislados, por lo que es posible que no se detecten problemas con la integración, el rendimiento o los casos extremos.
- Pruebas frágilesLas pruebas unitarias pueden volverse frágiles y fallar con frecuencia cuando cambia la base de código. Pequeñas modificaciones al código, especialmente en sistemas estrechamente acoplados, pueden requerir ajustes de prueba, lo que lleva a un mantenimiento constante del conjunto de pruebas.
- Alcance limitadoLas pruebas unitarias se centran en probar unidades individuales de forma aislada, lo que significa que no capturan problemas relacionados con la integración del sistema, el rendimiento o los escenarios de uso del mundo real. Es posible que los desarrolladores deban complementar las pruebas unitarias con otros tipos de pruebas, como pruebas de integración o pruebas de extremo a extremo, para garantizar la confiabilidad general del sistema.
- No apto para todo tipo de códigoAlgunos códigos, como las interfaces de usuario (UI) o los algoritmos complejos que dependen de interacciones visuales o del mundo real, pueden resultar difíciles de probar de manera eficaz. En tales casos, las pruebas unitarias pueden no brindar una cobertura o validación suficiente del comportamiento del software en situaciones del mundo real.
Pruebas unitarias vs. pruebas de integración
Las pruebas unitarias se centran en probar componentes individuales o unidades de código de forma aislada, lo que garantiza que cada parte funcione correctamente por sí sola. Permite a los desarrolladores detectar errores de forma temprana y garantiza que pequeñas partes del código se comporten como se espera.
Por el contrario, las pruebas de integración evalúan cómo funcionan juntas varias unidades, identificando problemas que pueden surgir de la interacción entre diferentes componentes, como formatos de datos no coincidentes o dependencias incorrectas.
Mientras que las pruebas unitarias garantizan que las partes más pequeñas de la aplicación funcionen correctamente, las pruebas de integración confirman que estas partes funcionan correctamente cuando se combinan, lo que soluciona posibles fallas que las pruebas unitarias podrían pasar por alto. En conjunto, ambos tipos de pruebas brindan una visión integral de la confiabilidad del software.
Pruebas unitarias vs. pruebas funcionales
Las pruebas unitarias se centran en verificar el comportamiento de componentes individuales o pequeñas unidades de código, como funciones o métodos, de forma aislada del resto del sistema. Normalmente, están automatizadas y permiten a los desarrolladores detectar errores de forma temprana al garantizar que cada parte funcione como se espera en condiciones controladas.
Por otro lado, las pruebas funcionales evalúan el comportamiento del sistema en su totalidad y validan que el software cumple con los requisitos especificados mediante pruebas de funcionalidad de extremo a extremo. Mientras que las pruebas unitarias son más técnicas e internas, las pruebas funcionales son más amplias y centradas en el usuario, y se centran en si el sistema ofrece los resultados esperados en escenarios del mundo real. En conjunto, brindan una cobertura de pruebas integral desde las perspectivas a nivel de código y a nivel de sistema.
Pruebas unitarias frente a pruebas de regresión
Las pruebas unitarias se centran en verificar la funcionalidad de componentes individuales o unidades de código de forma aislada, lo que garantiza que cada parte se comporte como se espera. Por lo general, se realizan al principio del desarrollo para detectar errores a nivel de unidad.
Por otro lado, las pruebas de regresión son más amplias y se realizan después de cambios o actualizaciones del código base, con el objetivo de verificar que estos cambios no hayan introducido inadvertidamente nuevos defectos o roto la funcionalidad existente.
Mientras que las pruebas unitarias son limitadas y se centran en unidades individuales, las pruebas de regresión evalúan la estabilidad y corrección de todo el sistema después de las modificaciones, a menudo utilizando una combinación de pruebas unitarias, de integración y de nivel de sistema.