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테스트 주도 개발(TDD)란?

Ropung 2023. 11. 13. 18:07

TDD(Test Driven Development)

  • 반복 테스트를 이용한 소프트웨어 방법론으로 작은 단위의 테스트 케이스를 작성하고 이를 통과하는 코드를 추가하는 단계를 반복하여 구현한다.
  • 짧은 개발 주기의 반복에 의존하는 개발 프로세스이며, 애자일 방법론 중 하나인 eXtream Programming(XP)의 'Test-First’개념에 기반을 둔 단순한 설계를 중요시한다.
  • 이 기법을 개발했거나 '재발견’한 것으로 인정되는 Kent Beck(켄트 벡)은 2003년 TDD가 단순한 설계를 장려하고 자신감을 불어넣어 준다고 말하였다.

eXtream Programming(XP)란?

익스트림 프로그래밍

  • 미래에 대한 예측을 최대한 하지 않고 지속적으로 프로토타입을 완성하는 애자일 기방법론 중 하나이다.
  • 이 방법론은 추가 요구사항이 생기더라도 실시간으로 반영할 수 있다.

단위 테스트란?

  • 프로그램의 기본 단위인 모듈을 테스트하여 모듈 테스트라고도 한다.
  • 구현 단계에서 각 모듈의 개발을 완료한 후 개발자가 명세서의 내용대로 정확히 구현 되었는지를 테스트한다.
  • 즉 개별 모듈이 제데로 구현되어 정해진 기능을 정확히 수행하는지를 테스트한다.
  • 화이트박스 테스트와 블랙박스 테스트를 모두 사용할 수 있지만 모듈 내부의 구조를 구체적으로 들여다볼 수 있는 화이트박스 테스트 같은 구조적 테스트를 주로 시행한다.

TDD 개발주기

단위테스트단위.png

  • Red 단계 - 실패하는 테스트 코드를 먼저 작성
  • Green 단계 - 테스트 코드를 성공시키기 위한 실제 코드를 작성
  • Blue 단계 - 중복 코드 제거, 일반화 등의 리팩토링을 수행
중요한 것은 실패하는 테스트 코드를 작성할 때까지 실제 코드를 작성하지 않는 것과, 실패하는 테스트를 통과할 정도의 최소 실제 코드를 작성해야하는 것이다. 이를 통해 실제 코드에 대해 기대되는 바를 보다 명확하게 정의함으로써 불필요한 설계를 피할 수 있고, 정확한 요구 사항에 집중할 수 있다.

일반 개발 방식 vs TDD 방식

일반 개발

보통 개발 방식은 '요구사항 분석 -> 설계 -> 개발 -> 테스트 -> 배포’의 형태의 개발 주기를 갖는다.

일반개발방식.png

이러한 방식은 소프트웨어 개발을 느리게 하는 잠재적 위험이 존재한다.

느려지는 이유

  • 소비자의 요구사항이 처음부터 명확하지 않을 수 있다.
  • 따라서 처음부터 완벽한 설계는 어렵다.
  • 자체 버그 검출 능력 저하 또는 소스코드의 품질이 저하될 수 있다.
  • 자체 테스트 비용이 증가할 수 있다.

이러한 문제점이 발생되는 이유는 어느 프로젝트든 초기 설계가 완벽하다고 말할 수 없기 때문이다.

고객의 요구사항 또는 디자인의 오류 등 많은 외부 또는 내부 조건에 의해서 재설계하여 점진적으로 완벽한 설계로 나아간다.

재설계로 인해 개발자는 코드를 삽입, 수정, 삭제하는 과정에서 불필요한 코드가 남거나 중복처 될 가능성이 크다.

결론적으로 이러한 코드들은 재사용이 어렵고 관리가 어려워서 유지보수를 어렵게 만든다.

작은 부분의 기능 수정에도 모든 부분을 테스트해야 하므로 전체적인 버그를 검출하기 어려워진다.

따라서 자체 버그 검출 능력이 저하된다. 그 결과 어디서 버그가 발생할지 모르기 때문에 잘못된 코드도 고치지 않으려 하는 현상이 나타나게 된다.

이 현상은 소스코드의 폼질 저하와 직결된다. 작은 수정에도 모든 기능을 다시 테스트해야하는 문제가 발생하여 자체 테스트 비용이 증가된다.

TDD 개발 방식

TDD와 일반적인 개발 방식의 가장 큰 차이점은 테스트 코드를 작성한 뒤에 실제 코드를 작성한다는 것이다.

디자인(설계) 단계에서 프로그래밍 목적을 반드시 미리 정의해야만 하고, 무엇보다 테스트해야 할지 미리 정의(테스트 케이스 작성)해야만 한다.

테스트 코드를 작성하는 도중 발생하는 예외 사항(버그 및 수정사항)은 테스트 케이스에 추가하고 설계를 개선한다.

이후 테스트가 통과된 코드만을 코드 개발 단계에서 실제 코드로 작성한다.
TDD 개발 방식.png

이러한 반복적인 단계가 진행되면서 자연스럽게 코드의 버그가 줄어들고 소스코드는 간결해진다.

또한 테스트 케이스 작성으로 인해 자연스럽게 설계가 개선됨으로 재설계 시간이 절감된다.

TDD의 대표적인 Tool ‘JUnit’

JUnit이란?

  • JUnit는 현재 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 'Java 단위 테스트 프레임워크’이다.
  • 에릭 감마와 켄트 벡이 탄생시켰다. JUnit을 시작으로 xUnit 프레임워크가 탄생하게 되었다.

xUnit란?

  • 자바의 단위 테스핑 프레임워크인 JUnit만 있는 것이 아니다.
  • 다른 언어도 단위 테스트를 위한 프레임워크가 존재하며 보통 이름을 xUnit이라 지칭한다.

TDD 개발 방식의 장점

보다 튼튼한 객체 지향적인 코드 생산

  • TDD는 코드의 재사용 보장을 명시하므로 TDD를 통한 소프트웨어 개발 시 기능 별 철저한 모듈화가 이뤄진다.
  • 이는 종속성과 의존성이 낮은 모듈로 조합된 소프트웨어 개발을 가능하게 하며 필요에 따라 모듈을 추가하거나 제거해도 소프트웨어 전체 구조에 영향을 미치치 않게 된다.

재설계 시간의 단축

  • 테스트 코드를 먼저 작성하기 떄문에 개발자가 지금 무엇을 해야하는지 분명히 정의하고 개발을 시작하게 된다.
  • 또한 테스트 시나리오를 작성하면서 다양한 예외사항에 대해 생각해 볼 수 있다.
  • 이는 개발 진행 중 소프트웨어의 전반적인 설계가 변경되는 일을 방지할 수 있다.

디버깅 시간의 단축

  • 이는 유닛 테스팅을 하는 이점이기도 하다. 예를 들면 사용자의 데이터가 잘못 나온다면 DB의 문제인지, 비즈니스 레이어의 문제인지 UI의 문제인지 실제 모든 레이어들을 전부 디버깅 해야하지만, TDD의 경우 자동화 된 유닛 테스팅을 전제하므로 특정 버그를 손 쉽게 찾아낼 수있다.

테스트 문서의 대체 가능

  • 주로 SI프로젝트 진행 과정에서 어떤 요소들이 테스트 되었는지 테스트 정의서를 만든다. 이것은 단순 통합 테스트 문서에 지나지 않는다. 하지만 TDD를 하게 될 경우 테스팅을 자동화 시킴과 동시에 보다 정확한 테스트 근거를 산출 할 수 있다.

추가 구현의 용의함

  • 개발이 완료된 소프트웨어에 어떤 기능을 추가할 때 가장 우려되는 점은 해당 기능이 기존 코드에 어떤 영향을 미칠지 알지 못한다는 것이다.
  • 하지만 TDD의 경우 자동화된 유닛 테스팅을 전제하므로 테스트 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.

이러한 TDD의 장점에도 불구하고 모두가 이 개발 프로세스를 따르는 것은 아니다

TDD 개발 방식의 단점

생상성 저하

  • 개발 속도가 느려진다고 생각하는 사람이 많기 떄문에 TDD에 대해 반신반의 한다.
  • 처음부터 2개의 코드를 짜야하고 중간중간 테스트를 하면서 고쳐나가야하기 때문이다.
  • TDD 방식의 개발 시간은 일반적인 개발 방식에 비해 대략 10%~30%정도로 늘어난다.
  • SI프로젝트에서는 소프트웨어의 품질보다는 납기일 준수가 훨씬 중요하기 때문에 TDD방식을 잘 사용하지 않는다.

TDD를 하기 어려운 이유?

이제껏 자신이 개발하던 방식을 많이 바꿔야 한다.

  • 몸에 체화 될 수록 바꾸기 어렵다
  • 오히려 개발을 별로 해보지 않은 사람들에겐 적용하기가 쉽다.

TDD는 이렇게 해야된다는 틀이 있다.

  • 반드시 툴(단위 테스트 프레임워크)을 써서 개발해야 된다. 라고 생각한다.
  • 이러한 규칙에 얽매이는 것은 애자일 방식이 아니다.
  • 결국엔 규칙에 얽매여 똑같은 테스트를 copy&paste 한다.
  • 도구/규칙에 집착하다 보니 TDD가 어려워지는 것이다.

TDD를 잘하는 방법

본인의 일하는 방식을 업그레이드

  • 테스트 케이스를 만들 때 노드를 줄여 비용을 낮추는것을 고민한다.
  • 중복적으로 하는 노력들을 자동화하도록 업그레이드하면 발전 할 수 있다.

단위 테스트 주의점

  • 단위 테스트가 개발된 모듈만 테스트하기 때문에 쉬울 것 같지만, 시스템은 수많은 모듈이 서로 정보를 주고받으며 연결되어 있다.
  • 즉, 테스트할 모듈을 호출하는 모듈도 있고, 테스트할 모듈이 호출하는 모듈도 있다. 따라서 한 모듈을 테스트하려면 그 모듈과 직접 관련된 상위 모듈과 하위 모듈까지 모두 존재해야 정확히 테스트할 수 있다.

테스트 드라이버

  • 하나의 모듈을 테스트할 때 상위나 하위 모듈이 개발이 안 된 경우도 있다. 이때 상위나 하위 모듈이 개발될 때까지 기다릴 수는 없으므로 가상의 상위나 하위 모듈을 만들어 사용해야 한다.
  • 상위 모듈의 역할을 하는 가상의 모듈을 테스트 드라이버(test driver) 라 하고 그 역할을 테스트할 모듈을 호출하는 것이다.
  • 즉 필요한 데이터를 인자를 통하여 넘겨주고, 테스트가 완료된 후 그 결과 값을 받는 역할을 해준다.

테스트 스텁(stub)

  • 스텁 모듈은 테스트 할 모듈이 호출할 때 인자를 통해 받은 값을 가지고 수행한 후 그 결과를 테스트할 모듈에 넘겨주는 역할을 한다.
  • 따라서 드라이버와 스텁 모듈은 테스트할 때 필요한 기능만 제공할 수 있도록 단순히 구현한다.

단위 테스트 장점

문제점 발견

  • 유닛 테스트의 목적은 프로그램의 각 부분을 고립 시켜서 각각의 부분이 정확하게 동작하는지 확인하는 것이다. 즉, 프로그램을 작은 단위로 쪼개서 각 단위가 정확하게 동작하는지 검사하고 이를 통해 문제 발생 시 정확하게 어느 부분이 잘못되었는지를 재빨리 확인할 수 있게 해준다.
  • 따라서 프로그램의 안정성이 높아진다. 유닛 테스트는 일견(언뜻 보면) 개발 시간을 증가 시키는것처럼 보이지만 개발 기간 중 대부분을 차지하는 디버깅 시간을 단축시킴으로써 여유로운 프로그래밍을 가능케 한다.

변경이 쉽다

  • 프로그래머는 언제라도 유닛 테스트를 믿고 리팩토링을 할 수 있다. 리팩토링 후에도 해당 모듈이 의도대로 작동하고 있음을 유닛 테스트를 통해서 확실할 수 있다. 이를 회귀 테스트(Regression testing)라 한다.
  • 어떻게 코드를 고치더라도 문제점을 금방 파악할 수 있고 수정된 코드가 정확하게 동작하는지 쉽게 알 수 있게 되므로 프로그래머들은 더욱 더 의욕적으로 코드를 변경할 수 있게 된다.
  • 좋은 유닛 테스트 디자인은 그 유닛이 사용되는 모든 경로를 커버할 수 있는 테스트 케이스를 만들어 준다.
  • 지속적인 유닛 테스트 환경을 구축하면 어떠한 변화가 있더라도 코드와 그 실행이 의도대로인지를 확인하고 검증 할 수 있게 된다.
  • 확립된 개발 방법과 유닛 테스트의 범위에 따라서 프로그램의 정확성이 좌우된다.

통합이 간단하다.

  • 유닛 테스트는 유닛 자체의 불확실성을 제거해주므로 상향식(bottom-up) 테스트 방식에서 유용하다. 먼저 프로그램의 각 부분을 검증하고 그 부분들은 합쳐서 다시 검증하는 통합 테스트에서 더욱 더 빛을 발한다.

참고

https://hanamon.kr/tdd란-테스트-주도-개발/