TEST/SW 테스팅 이론

TDD(Test-Driven-Development)의 설명

블로그 주인장 2024. 4. 2.

TDD(Test-Driven-Development)

소프트웨어 개발 방법론 중 하나인 TDD에 대해 알아보겠습니다.

TDD ?

TDD는 Test-Driven-Development의 약자로 테스트 주도 개발 이라고 한다.
작은 단위의 테스트 케이스를 작성하고 이를 통과 하는 코드를 추가하는 단계를 반복하여 구현한다.
짧은 개발 주기의 반복에 의존하는 개발 프로세스이다.
애자일 방법론 중 하나인 eXtream Programming(XP)의 'Test-First' 개념에 기반을 둔 단순한 설계를 중요시한다.
eXtream Programming(XP)
- 미래에 대한 예측을 최대한 하지 않고, 지속적으로 프로토 타입을 완성하는 애자일 방법론 중 하나이다.
- 추가 요구사항이 생기더라도, 실시간으로 반영할 수 있다.
단위 테스트(Unit Test)
- 말 그대로 한 단위(일반적으로 class)만을 테스트하는 것이다.

TDD의 개발 주기

Red 단계에서는 실패하는 테스트 코드를 먼저 작성한다.
Green 단계에서는 테스트 코드를 성공시키기 위한 실제 코드를 작성한다.
Blue 단계에서는 중복 코드 제거 및 일반화 등 리팩토링을 수행한다.

중요한 것은 실패하는 테스트 코드를 작성할 때까지 실제 코드를 작성하지 않는 것과, 실패하는 테스트를 통과할 정도의 최소 실제 코드를 작성해야 하는 것이다. 이를 통해, 실제 코드에 대해 기대되는 바를 보다 명확하게 정의함으로써 불필요한 설계를 피할 수 있고, 정확한 요구 사항에 집중할 수 있다.

일반 개발 방식과 TDD 개발 방식의 비교

일반 개발 상식

보통 개발 방식은 '요구사항 분석 -> 설계 -> 개발 -> 테스트 -> 배포' 의 형태의 개발 주기를 갖는다.
이러한 방식은 소프트웨어 개발을 느리게 하는 잠재적 위험이 존재한다. 그 이유로는?

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 의해 재설계하여 점진적으로 완벽한 설계로 나아간다. 재설계로 인해 개발자는 코드를 삽입, 수정, 삭제 하는 과정에서 불필요한 코드가 남거나 중복처리 될 가능성이 크다.

✂ 결론적으로 이러한 코드들은 재사용이 어렵고 관리가 어려워져 유지 보수를 어렵게 만든다.

작은 부분의 기능 수정에도 모든 부분을 테스트해야하므로 전체적인 버그를 검출하기 어려워진다. 따라서 자체 버그 검출 능력이 저하되어 어디서 버그가 발생할지 모르기 때문에, 잘못된 코드도 고치지 않으려 하는 현상이 나타나고, 이 현상은 소스코드 품질 저하와 직결된다. 작은 수정에도 모든 기능을 다시 테스트해야하는 문제가 발생하여 자체 테스트 비용이 증가한다.

TDD 개발 상식

TDD와 일반적인 개발 방식의 큰 차이점은 테스트 코드를 작성한 뒤에 실제 코드를 작성한다는 점이다.
설계 단계에서 프로그래밍 목적을 반드시 미리 정의해야만 하고, 또 무엇을 테스트해야 할지를 미리 정의(테스트 케이스 작성)해야만 한다.
테스트 코드를 작성하는 도중에 발생하는 예외 사항(버그, 수정 사항) 들은 테스트 케이스에 추가하고 설계를 개선한다.
이후, 테스트가 통과된 코드만을 코드 개발 단계에서 실제 코드로 작성한다.

✂ 이러한 반복적인 단계까 진행되면서 자연스럽게 코드의 버그가 줄어들고, 소스 코드는 간결해진다.

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

TDD 예시 코드

1️⃣ 단계 - red

  //production Code
  public int calculateTotalPrice() {
    return 0;
  }

  //test code
  @Test
  void calculateTotalPrice() {
    CafeKiosk cafeKiosk = new CafeKiosk();
    Americano americano = new Americano();
    Latte latte = new Latte();

    cafeKiosk.add(americano);
    cafeKiosk.add(latte);

    int totalPrice = cafeKiosk.calculateTotalPrice();

    assertThat(totalPrice).isEqualTo(8500);
  }

2️⃣ 단계 - green

  //production Code
  public int calculateTotalPrice() {
    return 8500;
  }

  //test code
  @Test
  void calculateTotalPrice() {
    CafeKiosk cafeKiosk = new CafeKiosk();
    Americano americano = new Americano();
    Latte latte = new Latte();

    cafeKiosk.add(americano);
    cafeKiosk.add(latte);

    int totalPrice = cafeKiosk.calculateTotalPrice();

    assertThat(totalPrice).isEqualTo(8500);
  }

3️⃣ 단계 - blue

  //production Code
  public int calculateTotalPrice() {
    int totalPrice = 0;
    for (Beverage beverage : beverages) {
      totalPrice += beverage.getPrice();
    }

    return totalPrice;
  }

  //test code
  @Test
  void calculateTotalPrice() {
    CafeKiosk cafeKiosk = new CafeKiosk();
    Americano americano = new Americano();
    Latte latte = new Latte();

    cafeKiosk.add(americano);
    cafeKiosk.add(latte);

    int totalPrice = cafeKiosk.calculateTotalPrice();

    assertThat(totalPrice).isEqualTo(8500);
  }

TDD 사용 대표적인 예시 : 'JUnit'

JUnit

현재 전 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 Java 단위 테스트 프레임워크 이다.
JUnit을 시작으로 CUnit(C언어), CppUnit(C++), PyUnit(Python) 등 xUnit 프레임워크가 탄생하게 되었다.

TDD 개발 방식의 장점

보다 튼튼한 객체 지향적인 코드 생산

코드의 재사용 보장을 명시함으로 TDD를 통한 소프트웨어 개발 시 기능별 철저한 모듈화가 이루어진다.
증속성과 의존성이 낮은 모듈로 조합된 소프트웨어 개발을 가능하게 하며, 필요에 따라 모듈을 추가하거나 제거해도 소프트웨어 전체 구조에 영향을 미치지 않게 된다.

재설계 시간의 단축

테스트 코드를 먼저 작성하기에 개발자가 지금 무엇을 해야하는지 분명히 정의하고 개발을 시작하게 된다.
테스트 시나리오를 작성하면서 다양한 예외 사항에 대해 생각해볼 수 있다.
개발 진행 중 소프트웨어의 전반적인 설계가 변경되는 일을 방지할 수 있다.

디버깅 시간의 단축

유닛 테스팅을 하는 이점이기도 한다.
예를 들어 사용자의 데이터가 잘 못 나온다면 DB 문제인지, 비즈니스 레이어의 문제인지, UI 문제인지, 실제 모든 레이어를 전부 디버깅해야하지만, TDD의 경우 자동화된 유닛 테스팅을 전제하므로, 특정 버그를 손쉽게 찾아낼 수 있다.

테스트 문서의 대체 가능

주로 SI 프로젝트 진행 과정에서 어떤 요소들이 테스트 되었는지 테스트 정의서를 만든다.
이는 단순 통합 테스트 문서에 지나지 않는다.
TDD를 하게 될 경우 테스팅을 자동화 시킴과 동시에 보다 정확한 테스트 근거를 산출할 수 있다.

추가 구현의 용이함

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

TDD 개발 방식의 단점

생산성의 저하

개발 속도가 느려진다고 하는 사람이 많기에 TDD에 대해 반신반의한다.
처음부터 2개의 코드를 짜야하고, 중간중간 테스트를 하면서 고쳐나가야하기 때문이다.
TDD 방식의 개발 시간은 일반적인 개발 방식에 비해 대략 10~30% 정도로 늘어난다.
SI 프로젝트에서는 소프트웨어 품질보다는 납기일 준수가 훨씬 중요하기 때문에, TDD 방식을 잘 사용하지 않는다.

TDD 를 하기 어려운 이유?

이제까지 하던 자신의 방식을 많이 바꿔야한다.

몸에 체득한 것이 많을수록 바꾸기 어렵다.
오히려 개발을 별로 해보지 않은 사람들에겐 적용하기가 쉽다.

TDD는 이렇게 해야한다는 이미지(틀)이 있다.

'반드시 툴(단위테스트 프레임워크)를 써서 개발해야한다' 라고 생각한다.
이러한 규칙에 얽매이는 것은 애자일 방식이 아니다.
결국엔 규칙에 얽매여, 똑같은 테스트를 copy&paste 한다.
도구/규칙에 집착하다보니 TDD가 어려워지는 것이다.

TDD 를 잘하는 방법

계속해서 본인이 일하는 방식을 업그레이드해야한다.

[예시]

게임을 개발하면서 stage 3를 테스트할 때, 항상 stage1, stage2를 클리어한 뒤 테스트를 해야한다. -> 테스트 비용 증가

비용을 낮출 수 있을 지에 대해 바로 stage3로 갈 수 있도록 만든다. -> 피드백을 좀 더 저렴하게 자주 받을 수 있다.

Back Door 접근법 : 테스트 할 때, 파라미터를 적용하여 본인이 원하는 시스템의 시작점으로 가게 하는 것

중복적으로 하는 노력들을 자동화하도록 업그레이드하면 발전할 수 있다.

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