本周看了中央电视台的《对话》栏目,节目对三星CEO尹钟龙进行了访谈。其中,现场一位女士的一句话令我印象深刻。她提到一个企业的运行价值链,共分为三步:首先是发现价值,找到目标市场;第二步是生产价值,将高质量的产品生产出来;最后是保护价值或收获价值,做好品牌。
怎么理解呢?这位女士以Nike作比喻。第一步是设计Nike鞋,这就是发现价值,可能获得100美元的价值;然后再拿到中国来生产,大约是10美元;最后再将生产好的鞋子,贴上Nike的商标送回到美国去卖,又可以收获90美元。一双鞋售价200美元,而生产价值所能收获的却只有10美元。这一步获取利益最低,我们中国的公司却做得最好。而怎么去发现价值,然后又怎样去巩固自己的品牌和知名度,中国的公司就做得不那么好了。
最近我们团队就测试驱动开发开展了一次技术交流。看了交流的记录以及评论,得到一个普遍的结论就是:测试驱动开发是个好东东,但似乎不符合中国国情。很多人都提到了原因,说得最多的一条,就是项目时间紧,没有时间写测试代码。在项目中,到底该不该使用TDD,大多数人持怀疑或观望的态度。这种态度与观点,就让我想起了如上《对话》中的这一段话。
仔细分析企业运行价值链的三步走,我觉得和软件开发的TDD价值链很相似。第一步,是发现价值。应用到TDD中,就是测试先行,通过测试来驱动我们编写代码。第二步,生产价值。毋庸置疑,这正是编写代码的一个阶段。而第三步,就是收获价值,在TDD中,我们收获的不仅有开发后完整的产品,同时还收获了完整的测试套件。和Nike鞋的生产一样,我们在软件开发中,过度地重视了第二步生产价值阶段,而对于第一步和第三步,要么是忽略了,要么就是没有提高到相应的高度。
一、发现价值与生产价值
习惯了传统开发模式的程序员,非常不适应写代码之前,先写测试的方法,这其中也包括我。那么,我们一般是怎样去发现价值的呢?首先通过需求分析,然后进入设计阶段。在设计阶段期间,再围绕需求分析的结果,更多的是从实现的角度,而非从客户应用的角度出发。TDD颠覆了这种模式。因为需要测试先行,就驱动了程序员必须从功能出发、从应用出发。在写测试代码的过程中,我们需要考虑要实现那些功能,相应的类的名称、对象的创建方式,以及可能会应用到的模式和策略,如此种种,在这个过程中,如剥笋子一般逐渐地规定出来了。
在这个过程中,我们要审慎地选择测试的步子。昂首阔步虽然显得气势轩昂,行进快速,但往往会忽略沿途的风景。在测试驱动开发中,我建议你小心的规划测试样例,从测试样例的逐步完善中,渐进地驱动出你更加完善的代码。例如,我需要开发一个智能的个人助理,它目前能提供的功能是:能够让用户定制自己感兴趣的类别,然后个人助理根据用户的定制进行搜索,并将搜索得到的结果按不同的类别进行存储。
我们来尝试一下TDD的过程。根据对功能的分析,我们首先应该有一个智能助理对象,测试代码如下:
[Test]
public void TestSmartAssistor()
{
SmartAssistor assistor = new SmartAssistor();
Assert.IsNotNull(assistor);
}
当然,这段代码是连编译都无法通过的,我们还需要创建SmartAssistor类型。然而,不要小瞧了这一步,它实际上促使你对项目进行初步的理解,至少,你需要想好这个将要创建的类型,它的名字是什么?这就是一种驱动力。(为了简便起见,在本文只列出测试代码)
然后,这个类型能够做些什么呢?我们把个人智能助理的功能进行分类,应该包括三个功能:
1、 定制;
2、 搜索;
3、 存储。
仔细想想,实际上只有搜索和存储才是智能助理的职责所在,而定制不过是智能助理要运转的一个条件罢了。既然如此,从客户应用的顺序来考虑,我们应该先实现定制的功能。要定制类别,就应该具备类别类型,而定制类别这项功能,则应该由一个专门的控制器来承担责任。
[SetupUp]
public void InitObject()
{
Category cg1;
Category cg2;
CategoryContainer cgContainer;
SmartController control;
}
[Test]
public void TestCategory()
{
cg1 = new Category("SoftWare Engineering","TDD");
cg2 = new Category("SoftWare Engineering","Design
Pattern");
cgContainer = new CategoryContainer();
cgContainer.Add(cg1);
cgContainer.Add(cg2);
Assert.IsNotNull(cgContainer);
Assert.AreEqual(cg1,cgContainer[0]);
Assert.AreEqual(cg2,cgContainer[1]);
}
[Test]
public void TestController()
{
control = new SmartController();
Assert.IsNotNull(control);
Assert.IsTrue(control.CustomizeCategories(cgContainer));
}
上面的测试代码完全从用户的应用角度来考虑的。要定制类别,必须具备类别类型Category,它应该实现一个带参的构造函数,传递主类别和子类别。由于定制的类别可能会很多,所以需要一个类别容器CategoryContainer。
而定制类别,则由控制器SmartController完成。定制的方法CustomizeCategories()定制多个类别,并返回布尔型,以确定定制是否成功。通过上述的测试代码,写出相应的程序应该不难吧。
接下来应该考虑搜索和存储功能了。在前面我提到,这两个功能应该是SmartAssistor类型的职责。先修改最初的测试代码:
[Test]
public void TestSmartAssistor()
{
SmartAssistor assistor = new SmartAssistor();
Assert.IsNotNull(assistor);
assistor.Search(control.Categaries);
assistor.Store();
}
此时,我发现在写Search()和Store()方法的断言时,有些问题存在。这两个方法返回的结果应该是什么?是布尔值吗?那么搜索得到的结果呢?存储后形成的文件呢?对于用户而言,是否只需要这两个行为呢?
仔细分析,我认为,Search()和Store()方法返回布尔值是可行的,但Search()还应该返回搜索结果。Store()方法也应该指定存储的路径和文件的格式。而用户不仅仅需要搜索和存储,同时还应该提供显示的功能。所以,上面的测试代码需要完善:
[Test]
public void TestSmartAssistor()
{
SmartAssistor assistor = new SmartAssistor();
Assert.IsNotNull(assistor);
SearchResult result = new SearchResult();
Assert.IsTrue(assistor.Search(control.Categaries,out
result));
Assert.IsTrue(assistor.Store(result,@"D:\Smart
Assistor\","result.xml"));
assistor.List(result);
}
此时根据测试代码写出的程序,应该说就具备个人智能助理的雏形了(所谓智能,还应具备自动搜索,自动匹配,自动分类等诸多功能,本文只是根据该项目提出TDD的一些观点,因此这些功能省略)。
二、通过TDD进行重构
“发现价值”的过程远远没有结束。通过测试代码,我们从客户的角度来考虑,会发现一些问题。在已经实现的代码中,SmartAssistor类型实现了Search,Store和List的功能。但这些职责是否真的应该由它承担呢?表面上来看,是这样的。然而根据OO的思想来看,这个SmartAssistor所承担的责任是否太多了?它和搜索的结果、显示的方式耦合度是否太紧密了?这个设计将实现抽象出来了吗?这些都应该是我们考虑的重点。考虑的时机,可以是设计之初,也可以是重构之时。
在重构的时候,仍然不能放弃TDD,只有它才能保证程序的可靠性,重构的正确性。开始重构吧。
首先从行为来考虑。搜索的功能会很复杂吗?可能会有精确搜索,模糊搜索;可能是在网上搜索,也可能是本机搜索。那么,存储的功能呢?IO的操作是否频繁,存储的要求是否会根据安全级别而逐步升级?再考虑显示,对于个人智能助理来讲,显示的方式需要多样化吗?显然,以上的行为都是复杂的。
再从抽象性考虑。需要把这些行为抽象出来吗?也就是说,这些行为的载体是否会有多种类型?显然,搜索可能会是文件的搜索,可能会是文本的搜索,也可能会是数据库的搜索;存储的格式也会有多种多样,文本文件,xml文件,数据库文件。显示的方式可能会通过浏览器显示,也可能会在WinForm中显示。也许用户要求是带滚动条的文本框,也许只是简单的文本显示。对象的形式很多吧,需要抽象吗?显然是的!
这样考虑之后,我发觉需要重构的东西太多了,应该怎么入手?首先,我们把SmartAssistor的职责先剥离出来,用更单一的对象来完成各自的功能。例如我们可以引入SmartEngine来管理搜索功能。然后,分别将这些对象提炼出各自的接口。还是先写测试代码吧,考虑搜索功能,首先需要将对象分离出来:
[Test]
public void TestSearching()
{
SearchEngine engine = new SearchEngine();
Assert.IsNotNull(engine);
SearchResult result1 = new SearchResult();
SearchResult result2 = new SearchResult();
Assert.IsNotNull(result1);
Assert.IsNotNull(result2);
result1 = engine.ExactSearch(control.Categaries);
result2 = engine.BlurSearch(control.Categaries);
SearchResult tempResult1 = new SearchResult(control.Categaries,"contents");
SearchResult tempResult2 = new SearchResult(control.Categaries,"more
contents");
Assert.AreEqual(tempResult1,result1);
Assert.AreEqual(tempResult2,result2);
}
在NUnit中运行测试代码,未能通过。然后在程序中创建SearchEngine类型,并实现ExactSearch和BlurSearch方法。直到在NUnit中运行通过,全部显示绿灯。
接下来抽象出SearchEngine的接口ISearchEngine,并让SearchEngine实现该接口。其中接口方法包括ExactSearch和BlurSearch方法。将前面的测试代码作小小的修改,修改后同样需要在NUnit中运行,保证顺利通过:
[Test]
public void TestSearching()
{
ISearchEngine engine = new
SearchEngine();
Assert.IsNotNull(engine);
……
}
考察SearchEngine类型,该类型的对象应该在整个程序中只保留一个对象,因此,应对此采用单例模式。修改测试代码:
[Test]
public void TestSearching()
{
ISearchEngine engine = SearchEngine.Instance;
Assert.IsNotNull(engine);
……
}
根据测试代码修改程序代码,将SearchEngine类型的构造函数改为private,并提供只读的静态属性Instance,以此来获得单例对象。
仅仅是这样还不够的。考虑到搜索的范围有多种情况,如internet,local machine,DB等。SearchEngine类型应该具体化不同类型,并同时实现ISearchEngine接口。例如搜索范围在internet,测试代码如下:
[Test]
public void TestInternetSearching()
{
ISearchEngine engine = InternetSearchEngine.Instance;
Assert.IsNotNull(engine);
……
}
既然有如此多的类型,类型的创建就必须通过工厂进行管理。此时测试代码需要做进一步的修改:
[Test]
public void TestInternetSearching()
{
ISearchEngineFacotry fatory
= new InternetSearchEngineFactory();
ISearchEngine engine = factory.CreateInstance();
Assert.IsNotNull(engine);
……
}
同理,我们应该分别实现测试方法TestLocalSearching()和TestDBSearching()。
按照这样的思路,分别对存储功能和显示功能进行重构。记住,每做一步重构,都需要严格按照TDD的方式。首先写出测试代码,然后在NUnit运行。如果是红灯,需要写出相应的代码,再运行NUnit,直到全部均为绿灯为止。
三、第一步的小结
表面上看,这样繁复地写测试代码,程序代码,确实是有些Kill Time了。但我们需要认真地思考所谓“发现价值”的意义。通过测试先行的方式,以模拟客户应用的状态来考量客户的需求,并通过此驱动程序员一步一步地到达“生产价值”的终点。“发现”与“生产”并行不悖,同时“质检员”一直跟随其间,保证了产品的质量。
就好比Nike鞋的生产,必须以体贴用户的角度出发,设计出吸引人的样式,那么大规模的生产才会有盈利的可能。
TDD的生产过程也许慢了一点,但请不要忽略了它其实已经省去了编码后单元测试的时间。相加相减之后,又会浪费多少时间呢?所以,千万不要以“时间紧”的理由来搪塞我哦。
四、考察第三步——收获价值
传统的方式,在产品生产出来之后,紧接着的是大量的测试,其中也包括单元测试;最后收获了产品、一大堆源代码和文档。而TDD的方式,既省去了单元测试的过程,同时还收获了另外一样上帝赐予的礼物——测试类或测试套件。
测试类绝对是一件奇妙的礼物。必须认识到它的价值不只是在于“发现价值”的阶段,它同样是我们的“收获”。
第一:比代码更好的文档、比文档更好的代码
有了它,不用钻进浩如烟海的文档里,四顾茫然了。文档的文字描述既不准确,容易产生歧义,又容易产生文档同步的问题。也许它能促进你对业务和架构的理解,但对于程序本身,你无法从文档中得到基本的启示。
那么看程序的源代码吗?你会在众多的类对象和方法中绕来绕去,最后一头雾水,精疲力尽之后,还是一无所获。
而看测试代码就不同了,你不需要了解每个方法的具体实现,因为测试代码是从客户的应用角度来书写的,看完测试代码,你会很轻松地理清程序结构的脉络。
第二:新兵训练营的绝佳教材
也许你的项目组新进了员工,如果他熟悉TDD,那么,这些测试类是他熟悉项目的最好文档;如果他还没听说过TDD,不用着急,先把这些测试类给他。只要他不是程序设计的新手,我想这个新兵会很快熟悉项目组开发的方式。再让他写几个测试样例,他会立即投入到TDD的怀抱中来的。
第三:满载而归的信心
项目开发中,成员最宝贵的除了认真、努力、团队精神之外,就是信心了。这里所谓的信心,并非是对自己能力充满乐观的估计和客观地评价后,表现出来的精神面貌,而指的是程序员对代码正确性的信心。无论这些代码是自己写的,还是他人写的,只要严格按照TDD的要求进行,你都会对它们充满信心。虽然不能保证没有bug,但必须承认的是通过单元测试,我们已经将bug降低到最小了。
五、结论
中国企业在企业运行价值链上,走好了利润最低的第二步,却忽略了“发现价值”和“收获价值”对于一个企业的重要性。韩国三星在几年之前还是一个亏损600多亿美元的企业,如今它已经成功地扭亏为盈,并跻身世界五百强。原因很多,但不可忽视的是,他在价值链的首尾两步中作得很好。从高端产品中发现价值,找到了目标市场;从品牌创造中收获了价值,走向了世界。
我不是说软件开发一定要采用TDD的方式,它自然也有很多缺陷。然而,我们在开发的过程中,同样要重视设计的“发现价值”阶段,然后在收获产品的同时,不要忽略了还应该收获其他同样值得珍视的“价值”。从这一点来看,也许TDD更符合这种价值链的模式。而我们程序员千万不要舍本逐末,过于偏执地重视“生产价值”,以致于在软件开发方法上,总是落后于人,进而受制于人!
最后,谨以我之愚见,思考TDD的方式,认为TDD内力精深,大约分为四种无上之力:
1、 驱动力——驱动程序代码编写;
2、 学习力——新兵训练营之绝佳教材;
3、 自信力与他信力——bug降到最低;
4、 控制力——与重构紧密接合,牢牢控制开发过程;
注:本文代码仅为说明TDD的实现而写,非实际的项目代码,不保证其一定能通过编译。
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