程式設計師升級必練內功：TDD Kata

(本文 crossposting 於 ALPHACamp Blog)

測試驅動開發（Test-Driven Development，簡稱 TDD）是一種程式開發的技巧，簡單來說就是先寫測試程式，然後才實作功能。具體的流程則是透過 Red–Green–Refactor cycle 的循環：

1. Red – 先寫測試程式，此時因為還沒有實作功能，所以這個測試是會失敗
2. Green – 快速實作出功能，讓上述的測試通過
3. Refactor – 重構程式碼，去除多餘重複的代碼，提高程式碼品質，同時維持測試通過

對於開發軟體需要撰寫自動化測試，已經廣泛獲得專業軟體開發者的認同。軟體產品想要走的長遠，就必須為其撰寫自動化的測試程序來確保軟體品質。但是對於是否全然實行 TDD 的爭議則層出不窮，特別是對於 TDD 被當作一種教條的反感。

但無論是否百分之百實行 TDD，筆者都認為學習 TDD 會是一個專業軟體開發者升級的必經過程。透過練習 TDD，軟體開發者可以學習到如何撰寫好的自動化測試，怎樣設計軟體可以更模組化、更容易擴充，以及設計出好用的 API 介面。

那要如何上手學習 TDD 呢？光看理論是不行的，唯一的辦法就是動手做來獲得經驗。要直接利用公司專案練習 TDD 可能會比較困難，一來在不熟悉的情況下會大大拖慢開發速度，二來在有 GUI 和 Multilayered 軟體架構的環境中，導入 TDD 會一次面對太多問題和挑戰。

利用 Code Kata 學習 TDD

因此學習 TDD 最好的方式(沒有之一)，筆者認為就是 Code Kata 形式了。「Kata」是日本字「形」的意思，中文的意思是「套路」。而 Code Kata 就是透過一些小型的程式題目進行重複鍛鍊，就像學功夫套拳。不需要 GUI 或複雜的軟體框架，只需要程式語言本身和一個單元測試函式庫，透過全然遵守 TDD 的規範來練習這些題目，內化及提升程式設計能力。

搜尋 Code Kata (或 Coding Dojo: 用 Kata 一起練功的 coding 活動)可以在網路上找到很多 Kata 題目。這裡茲舉一例：Potter Kata：

有一家書店在賣哈利波特書籍系列，每一本書定價 $100 元。買兩本不同的書可以打5% 的折扣、買三本不同的書可以打 10% 的折扣、買四本不同的書可以打 20%。如果買到五本可以打到 25% 的折扣。請寫出一個函式可以計算價格。

我們練習寫下第一個測試案例，一開始這個測試案例應該是失敗的，因為還沒有開始實作這個函式：

• 第一集買 1 本
• 總價應為 100 元

然後我們就可以開始實作這個函式通過這個測試案例。根據 TDD 規則，你只需要通過這個測試案例即可，不多也不少。例如這個實作只要將數量乘上100元就可以通過了。

接著，我們可以寫第二個測試案例，一開始這個測試案例也是不通過的：

• 第一集買 1 本、第二集買 1 本
• 總價應為 190 元

接著撰寫實作通過以上兩個測試案例。接著繼續撰寫下一個測試案例，事情開始變得有趣：

• 第一集買 1 本、第二集買 2 本
• 總價應為 290 元 (要不同集數才有折扣，所以第二集第二本沒有折扣)

重複這個 Baby Steps 循環過程，直到完成為止。注意，過程中你必須完全遵守 TDD 規則:

• 一定是先寫一個不通過的單元測試，才開始實作功能
• 每次只新加一個單元測試，只需要剛剛好不通過即可，不要一次加多個測試情境
• 每次實作功能時，只需要剛剛好通過測試即可，不多也不少

聽起來很簡單吧，但是在這個過程中，你將不知不覺面對以下的問題：

1. 測試案例要怎麼寫？如何建構測試資料? 要舉多少例子才算完成可以涵蓋規格和所有 edge case?
2. 每一次的開發循環，程式都會變得越來越複雜，是不是要停下來重構一下? 讓程式可以更簡潔容易擴充
3. 如何確保每個測試案例都有效益? 不會發生砍掉實作卻沒有造成任何測試失敗
4. 如何安全地重構不會改壞之前寫好的程式?
5. 測試案例會越加越多 edge case，那麼實作要如何因應來越改越通用呢?
6. API 要如何設計，才會好測試和呼叫?
7. Test code 的品質、可讀性和擴充性也和 production code 也相等重要嗎?

這些問題都會在練習的過程中逐步學習和思考，讓你升級成為更好的程式設計師。