程式是人寫出來的，測試也是

本文章首次刊登於 Web 長島計畫《第三期：測試，這不是測試》

軟體測試是什麼

軟體開發的過程中，除了功能本身的開發外，還有一個很重要的環節是「測試」。有的人聽到「寫測試」，直覺反應是「好麻煩」，或覺得這只是個浪費時間的事。如果程式一開始就寫的好，為什麼還需要花時間來寫測試呢？

當然，如果能確定程式是「正確無誤的」，就可以省去寫測試的時間。然而，實際情況下，程式是人寫出來的；是人寫的，就有機會犯錯，只是錯的多或少罷了。

如果把整個「軟體開發」的過程比喻做「寫考卷」，開發者就像是寫考卷的學生。不管你有沒有讀書，都還是可以作答並交出考卷。至於要怎麼知道答案寫的正不正確、能夠得到多少分數，就得要靠「對答案」才能知道了。「對答案」這個動作，其實就是「測試」在做的事。測試是在核對開發者開發出來的功能，是不是確實符合 PM 撰寫的產品規格。

相信讀者一定有過這樣的經驗：我們認為這題答案一定是 A，但解答卻是 D。寫程式也是一樣，你可能會認為，程式這樣寫應該就「對了」。然而，程式執行後到底會不會有問題，還是得要做了「測試」才知道。

實際上，平常在開發功能的過程中，開發者就一直在做測試了。

假設你正在開發一個提示視窗。你預期使用者點了問號的按鈕後，這個視窗就會彈出在畫面上。於是，在開發好這個功能後，你會實際去點這個按鈕。點下去之後，如果這個提示視窗也真的有跳出來，你才會認為，你成功完成這個功能了。在這個前端的例子中，你「預期」點了按鈕應該要有反應，且程式執行後，也「確實」得到你預期的結果。後端的例子可以是這樣的：在開發好 API 後，你會透過工具來實際看看發出請求後的「實際結果」，確認這些結果是否和你的「預期結果」相同。

這個比較「預期結果」和「實際結果」是否相同的過程，就是測試的核心概念。這裡的一個重點是，如果連你自己也不知道預期的正確結果是什麼，那根本沒辦法開始進行測試。

如果連你自己也不知道預期的正確結果是什麼，那根本沒辦法開始進行測試

用程式測試程式：寫測試

既然說「比較『預期結果』和『實際結果』是否相同的過程」就已經是在進行測試，為什麼我們還需要額外花時間寫測試呢？其中最大的差別就在於「手動」和「自動」。

開發者之所以要「寫測試」，就是通過程式的方式，把手動測試這個繁瑣的流程給自動化。如此，就可以在每次產品上線前，讓程式自動跑一次完整的測試，而不需要手動測試每一項功能。剩下來的時間，不論是要用來開發新功能、外出買一杯珍珠奶茶、或是轉頭和同事聊聊天，都要比每次重複手動執行測試開心得多。

除此之外，測試檔本身就是一份帶有記錄的文件。開發者可以寫下當初開發時沒留意到的情境，當成測試案例，避免未來有其他開發者重蹈覆轍。

接著就讓我們來看一下，通常測試實際是怎麼寫的。

實際的測試範例

讓我們以 JavaScript 的 Jest 為例來看一段實際測試的程式碼。

假設我們寫了一個名為 sum 的函式，這個函式應該要把參數的值相加後回傳。如果 sum 這個函式帶入的參數是 1 和 2，應該預期可以得到 3。這時候針對 sum 這個函式，就可以寫出如下的測試：

it('sums numbers', () => {
  const actualResult = sum(1, 2);
  const expectedResult = 3;

  expect(actualResult).toEqual(expectedResult);
});

即使你不會寫 JavaScript，從變數的命名，應該也可以猜想這段程式執行的內容：

• 這裡有一個名為 sum 的函式，我們把這個函式執行的結果存成變數 actualResult
• 接著把預期的正確結果存成變數 expectedResult
• 最後透過 expect 這個方法，來比較「實際執行的結果（actualResult）」是不是和預期的結果（expectedResult）相同（toEqual）

上面這個過程就是最基本測試的概念。透過程式來測試寫好的程式，將可以不用再手動透過 console.log() 的方式把結果列印出，再比對原本寫的 sum 有沒有錯。以上這些動作，都可以透過程式自動幫我們進行檢測。

如果測試中預期結果和函式實際執行後的結果相同時，就會得到 PASS：

相反的，如果 sum 這個函式的實作邏輯有錯誤，sum(1, 2) 得到的並不是 3 時，就會顯示 FAIL：

這裡測試的結果告訴開發者，雖然我們預期會得到 3，但實際上得到的是 0，所以測試並不通過。

這裡雖然是以 JavaScript 來舉例，但實際上，測試的核心概念在不同語言間是通用的，都是去比較「預期的正確結果」和「程式執行後的實際結果」是否相同來判斷。

例如，以 Go 語言來說：

func TestAdd(t *testing.T) {
	actualResult := Sum(1, 2)
	expectedResult := 3

	if actualResult != expectedResult {
		t.Fail()
	}
}

同樣會看到需要去比較 actualResult 是否和 expectedResult 相同，如果不同的話，該測試就會 Fail。

如果讀者有在 LeetCode 刷題的經驗，實際上，當你提交答案時，背後運行的邏輯就和執行測試是一樣的。它已經預先列好了預期的正確結果（expectedResult），然後用你答案中所寫的函式去實際執行，看看得到的實際結果（actualResult）和預期的正確結果是否相同，來判斷你有沒有通過測試。這些測試，都可以透過程式實際執行，而不需要人工額外核對。

測試的類型

你可能好奇，透過上面這種方法，就可以針對各種不同情境，像是網頁 UI、API 的 request-response 進行測試嗎？

答案是肯定的。根據測試的對象和範疇不同，可以分成幾種不同類型的測試。像是上面的例子中，我們針對單一 sum 這個函式所進行的測試，一般我們就稱作「單元測試（unit testing）」。另一方面，如果是需要多個函式共同運作才能達到的測試，例如測試某個前端框架中的元件（component）、或是測試一個 API 回應的資料是否正確這類的，則會稱作「整合測試（integration testing）」。還有一種甚至使用程式的方式，來模擬使用者實際操作網頁的行為，就好像真的有一個使用者在操作網頁一般，看整個網站的功能能否正常運作；這種類型的測試則稱作「端對端測試（End to End Testing）」。

但不論是上面那一種，核心的概念都還是一樣的：

• 都是透過程式，而不是人工手動，來測試原本的程式邏輯是否正確
• 開發者都需要先有一個預期正確的結果，再拿實際執行後的結果，和預期的結果做比對

一定要寫測試嗎

答案是「不一定」。更精確來說，答案會隨時空背景而有不同。

撰寫測試的好處，除了確保「目前」程式的穩定性外，還有一個重點：我們想要省去「未來」重複測試時，所需的人力和時間成本。寫測試絕對是個好習慣，但寫測試的當下，就需要額外的時間和人力；如果未來程式邏輯有改動，測試也勢必需要再跟著調整。

所以，如果你只是初步有個想法，想要實作看看其他人使用的反應，未來程式邏輯改動的幅度還很大；又或者只是寫個簡單的小工具，未來也不會再添加新功能，我會認為，你未必需要在一開始就補齊測試。甚至，就算假設你的專案已經稍有規模，然而你的公司目前採取的商業模式，是以開發新功能以確保新客戶簽約為主，你也未必需要把有限的資源，投入在補齊測試的撰寫上。

要特別留意的重點是，測試這件事情絕對不是全有全無；不是說你要寫測試，就一定每隻程式都要寫到。相較於完全不寫測試，或者一寫就全部的程式都要有測試，或許可以先針對你有疑慮、或是規格比較確定的程式來撰寫測試。筆者認為，相較全有全無的做法，這樣的策略比較有彈性，而且才能夠走得長久。

測試不是考試分數，寫愈多不代表程式品質就越好

有些入門的開發者，在認識了測試的概念後，會誤以為測試寫越多，程式的品質就一定越好、bug 也一定會越少。因此，她們花了非常多的時間和篇幅在寫測試。然而，千萬切記，測試本身也程式，就和開發功能時所寫出來的程式一樣，絕對不是越多越好。比起亂槍打鳥，寫了一大堆不可能發生的測試案例，更好的策略，是用更精簡、清楚的方式，來完成預期的測試項目。

有時，甚至會看到「球員兼裁判」的荒謬情況，直接把程式執行的實際結果，當成「預期的正確結果」來進行測試。這種荒謬的測試方式，欠缺對於程式正確結果的思考。舉例來說，我們知道 sum(1, 2) 要得到 3，但現在這個程式卻回傳了 0。然而，如果寫測試的開發者沒有去思考正確的答案應該要是 3，而是直接拿 0 當作預期的結果，就會寫出這樣的測試：

it('sums numbers', () => {
  const actualResult = sum(1, 2); // 0
  const expectedResult = 0; // 直接拿 sum (1, 2) 的結果當作預期的正確結果

  expect(actualResult).toEqual(expectedResult);
});

這時候測試確實會 PASS 通過，且測試的覆蓋率也有提升，但這樣的測試有意義嗎？

寫測試和軟體開發一樣，都需要思考和確保程式品質，絕對不是越多越好。在網路上，也有許多文章在說明如何寫出有品質的測試。有興趣的讀者可再根據自己所使用的程式語言，去查找相關的 best practice 或 guideline。

測試的實踐

由於撰寫測試的確需要花上額外的時間，所以在許多公司中，會有品質保證團隊（Quality Assurance Team）。QA 團隊會整理和思考各種可能的測試情境，並且根據需求，撰寫不同類型的測試（大多是端對端測試）。另外，也會再搭配手動和自動化測試，確保產品在上線後能良好運作。

除了公司中有專職的 QA 團隊，來進行軟體測試外，還有一種開發流程稱作「測試驅動開發（Test-Driven Development，TDD）」。前面我們有提到，測試的核心概念就是去比較預期結果和實際結果。一般來說，我們會先把功能開發完後，才去寫測試來檢驗開發的功能是否符合預期，但 TDD 的流程則相反。

在 TDD 中會先撰寫測試，也就是先定義好預期的正確結果是什麼。不過，由於還沒有實際開發這個功能，所以可以預期的，一開始測試執行的結果一定是失敗的。然而，因為已經把預期的結果都定義好了，所以開發者接著要做的，就是開始實作這些功能，把原先失敗的測試，最終都轉變為成功後才算是完成開發。透過 TDD，能夠讓開發者養成先思考再實作的習慣，先釐清功能的需求、規格和介面後才能開始實作。

這篇文章中，說明了撰寫測試的許多好處，但要特別留意的是：透過測試的撰寫，可以有效避免程式可能的錯誤，但並不能保證程式一定沒有問題。畢竟，使用者實際的使用環境，往往比測試時複雜許多。除了 App 本身的穩定度之外，還會受限於 App 執行的環境，例如作業系統、網路速度、硬體規格等等。甚至，使用者的操作複雜且意想不到，也都可能導致意料之外的問題產生。這也就是為什麼，有些軟體升級後，馬上就會在推出一版更新（patch）來修正問題－－因為實際的環境，往往比測試複雜更多。不過，這並不是不寫測試的理由。畢竟，儘管寫測試也許不能讓你的軟體完全沒問題，但不做測試的軟體，絕對有更高的機會，連正常的流程都走不完就壞了。

透過測試的撰寫，可以有效避免程式可能的錯誤，但並不能保證程式一定沒有問題

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