فن تطوير البرمجيات باستخدام TDD: كيفية تبني منهجية منظمة لنجاح المشاريع

في عالم تطوير البرمجيات، تُمثل القدرة على إدارة التعديلات والإضافات والتحديثات بشكل فعال تحديًا كبيرًا. لكن باستخدام منهجية تطوير البرمجيات عبر الاختبارات (TDD)، تمكنت من تحقيق مستوى عالٍ من التنظيم والاستقرار لمشاريعي.

من خلال تبني TDD، شهدت تحسينات ملحوظة في عدة جوانب رئيسية من عملية تطوير البرمجيات:

• متابعة التعديلات والإضافات: تساهم منهجية TDD في متابعة التعديلات بدقة، وضمان توافقها مع المتطلبات، مما يسهل عملية الإضافة والتعديل دون التأثير على الاستقرار.
• سهولة التعريف بالمشروع (onboarding): تسهم الاختبارات المدمجة في تسهيل تعريف الأعضاء الجدد بالفريق التقني وتوضيح كيفية عمل الكود، مما يقلل من الوقت المستغرق لتدريبهم.
• كشف الأخطاء وتحليل واضح: تتيح TDD اكتشاف الأخطاء مبكرًا وتحليل الكود بشكل أكثر وضوحًا، مما يعزز من جودة الكود واستقراره.
• تنظيم التواصل والمشاركة: تساهم TDD في تسهيل التواصل بين الفريق عبر تنظيم عملية مراجعة الطلبات (PR) على GitHub، مما يحسن من إدارة المشروع وتسهيل متابعة التعديلات، وبذلك هذه المنهجية تعزز على زيادة الانتاجية والتوافق بين الفريق التقني من نواحي عديدة منها البرمجة الزوجية (Pairing Programming) حيث يمكن للمطورين العمل معًا بسهولة، مراقبة وفهم الكود بشكل أفضل.
• إدارة المشاريع الكبيرة: توفر TDD وسيلة فعالة لإدارة مشاريع كبيرة عند توسعها، مما يعزز من دقة التنظيم وسلاسة التطوير.
• تقليل العبء المالي: بتحويل جهد الفريق ليشمل كتابة الاختبارات لكل ميزة جديدة لضمان الجودة من البداية، يمكن تقليل الحاجة إلى فريق جودة مستقل بحيث تصبح الجودة عمل الفريق من خلال إجراء مراجعات دورية وتحسين الكود بشكل مستمرباستخدام منهجية TDD، مما يخفض التكاليف التشغيلية.

نتيجة لهذه المنهجية، حافظت على استقرار المشروع لفترات طويلة دون ظهور أي أخطاء على أدوات ومنصات التتبع مثل Flare. في هذا المقال، سنستعرض كيف يمكن لتطبيق منهجية TDD أن يحدث فرقًا كبيرًا في مشاريعك البرمجية، وكيفية الاستفادة منها لتحقيق أفضل النتائج.

ما المقصود بتطوير البرمجيات باستخدام TDD: اختصار TDD يأتي من "Test-Driven Development"، وهي منهجية تطوير برمجيات تركز على كتابة اختبارات قبل كتابة الكود الفعلي. الفكرة الرئيسية وراء TDD هي أنه من خلال إنشاء حالات اختبار أولاً، يمكن للمطورين ضمان أن الكود يلبي المتطلبات الوظيفية ومعايير الجودة من البداية. يساعد هذا النهج في إنتاج كود أكثر موثوقية وقابلية للتعديل والصيانة. فيما يلي نظرة مفصلة على ما يتضمنه TDD:

فهم المبادئ الأساسية لـ TDD:

تعزز منهجية تطوير البرمجيات عبر الاختبارات (TDD) نهج "الاختبار ثم البرمجة". تقوم هذه المنهجية على فكرة أنه إذا استخدم المطورون حالات الاختبار قبل كتابة الوظائف، فإنهم يمكنهم إنشاء برمجيات أفضل وغالبًا ما ينجزون المشروع بسرعة أكبر. هذا النهج يختلف عن اختبار البرمجيات التقليدي، حيث يتم إنشاء الكود أولاً ومن ثم اختباره.

في منهجية TDD، يستخدم المطورون حالات الاختبار قبل كتابة أي سطر من الكود. يشجع هذا النهج المطورين على التفكير في كيفية استخدام البرمجيات والتصميم الذي تحتاجه لتوفير القابلية المتوقعة للاستخدام. عندما يفشل اختبار، يفهم المطورون ما يحتاج إلى تغييره ويقومون بإعادة هيكلة الكود، أي أنهم يعيدون كتابته لتحسينه دون تغيير وظيفته.

• كتابة اختبار يفشل (Write a Failing Test):ابدأ بكتابة اختبار للتحقق من وظيفة معينة ترغب في إضافتها.تأكد من أن الاختبار يفشل في البداية لأن الوظيفة المطلوبة لم تُنفذ بعد.
• كتابة الكود لجعل الاختبار ينجح (Write Code to Pass the Test):اكتب الحد الأدنى من الكود اللازم لجعل الاختبار ينجح.لا تهتم بالكفاءة أو النظافة في هذه المرحلة، الهدف هو تمرير الاختبار فقط.
• تحسين الكود (Refactor):بعد تمرير الاختبار، قم بتحسين الكود للتأكد من كفاءته وجودته.تأكد من أن جميع الاختبارات السابقة لا تزال ناجحة بعد تحسين الكود.

يركز TDD على اختبار الوحدة (Unit Test) كأساس وهو اختبار يتحقق من جزء صغير ومحدد من الكود، مثل دالة واحدة أو وحدة مستقلة. يضمن هذا الاختبار أن هذا الجزء يعمل بشكل صحيح بمفرده. في TDD، كل اختبار وحدة يتم كتابته قبل كتابة الكود الفعلي، مما يضمن أن كل وحدة فردية تعمل بشكل صحيح قبل دمجها مع الوحدات الأخرى.

"يشبه تطبيق TDD بناء منزل حيث لا تضع أي طوبة في مكانها إلا بعد التأكد من متانتها وأنها جزء لا يتجزأ من التصميم. في البرمجة، هذا يعني أنك لا تكتب أي جزء من الكود إلا بعد كتابة اختبار له والتأكد من أن الكود يعمل بشكل صحيح."

ما الفرق بين كتابة اختبار للوحدة (unit) وكتابة اختبار للميزة (feature)؟

تعتبر الوحدة (unit) أصغر جزء من الكود يمكن اختباره بشكل مستقل. يمكن أن تكون دالة، طريقة، كائن، أو حتى مكون صغير. ويركز الاختبارعلى جزء صغير ومحدد من الوظائف للتحقق من أنها تعمل بشكل صحيح بمعزل عن الأجزاء الأخرى من النظام.

مثل: اختبار التأكد من كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح

بينما تعتبر الميزة (feature) جزء من التطبيق يمثل وظيفة كاملة أو مجموعة من الوظائف التي تحقق هدفًا معينًا للمستخدم. ويمكن أن يتضمن اختبارات متعددة تتعلق بأجزاء مختلفة من الكود. يتضمن اختبارات الوحدة، واختبارات التكامل (Integration Tests)، واختبارات النظام (System Tests)، واختبارات القبول (Acceptance Tests).

مثل: اختبار نظام تسجيل الدخول.

وكما تُعتبر منهجية TDD (Test-Driven Development) متوافقة بشكل كبير مع المنهجية الرشيقة Agile. بينما تركز Agile على العملية العامة لتطوير البرمجيات، توجه TDD كيفية كتابة الكود بشكل دقيق. والجمع بين مزايا كلا المنهجيتين يمكن أن يعزز تطوير البرمجيات عالية الجودة بشكل كبير.

نمط 'AAA' لكتابة اختبارات تطوير البرمجيات:

لم اكتفي بكتابة TDD فقط بل وحرصت على استخدام نمط (pattern) معين يعرف ب AAA، اختصار AAA يأتي من "Arrange-Act-Assert"، وهو عبارة عن نمط وتقنية شائعة في كتابة اختبارات الوحدة ويتمثل الهدف من هذا النمط في تحسين قابلية قراءة واستخدام الاختبارات من خلال تقسيمها إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: التنظيم (Arrange)، التنفيذ (Act)، والتحقق (Assert).

1. التنظيم (Arrange)

في هذه المرحلة، يتم إعداد البيئة والبيانات اللازمة لاختبار الوحدة. يشمل ذلك:

• إنشاء كائنات: إنشاء الكائنات أو نماذج البيانات التي سيستخدمها الاختبار.
• تهيئة الحالة: إعداد الحالة أو البيئة التي سيُجري فيها الاختبار.
• إعداد المدخلات: تعيين القيم التي سيتم استخدامها في الاختبار.

2. التنفيذ (Act)

في هذه المرحلة، يتم تنفيذ الوظيفة أو الكود الذي يتم اختباره. تشمل هذه المرحلة:

• استدعاء الوظيفة: تنفيذ الكود الذي تحتاج إلى اختباره.
• التفاعل مع الكائنات: استخدام الكائنات المعدة في مرحلة التنظيم.

3. التحقق (Assert)

في هذه المرحلة، يتم التحقق من أن النتيجة المطوبة قد تحققت. تشمل هذه المرحلة:

• التحقق من النتائج: مقارنة النتائج الفعلية مع النتائج المتوقعة. (Actual results vs expected results)
• التأكد من صحة الحالة: التحقق من أن الحالة أو البيئة قد تطابق التوقعات بعد تنفيذ الكود.

مثال لاختبار باستخدام النمط AAA:

باستخدام منهجية TDD ونمط "AAA"، يمكنك تحسين إدارة التعديلات والتحديثات، وزيادة الاستقرار، وتحقيق نتائج أفضل في مشاريعك البرمجية.

خلاصة المقال حول تجربتي مع TDD

في عالم تطوير البرمجيات، تُعتبر منهجية تطوير البرمجيات عبر الاختبارات (TDD) أداة قوية لتحقيق استقرار عالٍ وجودة متميزة للمشاريع. من خلال اعتماد TDD، تمكنت من تحسين تنظيم وإدارة التعديلات والإضافات والتحديثات بشكل ملحوظ. تعزز TDD من متابعة التعديلات بدقة، تسهم في تسهيل تعريف الأعضاء الجدد بالمشروع، وتتيح اكتشاف الأخطاء مبكرًا مع تحسين الكود بشكل مستمر.

في الأجزاء القادمة من المقال، سأشارك سلسلة من الأمثلة والتجارب التي توضح كيفية تطبيق TDD في سياقات متنوعة:

1. تطوير برمجيات الويب باستخدام TDD:
   • تهيئة وإعداد بيئة خاصة للاختبارات
   • توفير بيانات وهمية للاختبار: سأوضح كيفية استخدام Seeder لملء قاعدة البيانات ببيانات اختبارية، وكيفية كتابة اختبارات لضمان أن عمليات التهيئة تعمل بشكل صحيح.
   • اختبار إرسال الرسائل القصيرة: سأستعرض كيفية اختبار نظام إرسال الرسائل القصيرة دون تكبد تكاليف فعلية، بحيث نتجنب مصاريف الرسائل خلال اختبارات الوحدة.
   • إنشاء دوال قابلة لإعادة الاستخدام: سأبين كيفية كتابة دوال يمكن استخدامها في اختبارات مختلفة لتحسين كفاءة اختبارات الوحدة وتعزيز تنظيم الكود.
   • استخدام أدوات قياس تغطية الكود: سأناقش كيفية استخدام أدوات (Coverage) لقياس نسبة الكود الذي تم اختباره في المشروع، وكيفية تحسين تغطية الاختبارات لضمان موثوقية الكود.

سيتناول المقال كيف يمكن أن تؤثر هذه التقنيات في تحسين استقرار الكود وتقليل الأخطاء، مما يساهم في رفع مستوى الجودة وتقليل التكاليف التشغيلية.