Verhaltsgetriebene Entwicklung mit JGiven

Dr. Jan Schäfer

27. Juni 2016

Java User Group München

Warum BDD?

Typischer JUnit-Test

@Test
public void shouldInsertPetIntoDatabaseAndGenerateId() {
    Owner owner6 = this.clinicService.findOwnerById(6);
    int found = owner6.getPets().size();

    Pet pet = new Pet();
    pet.setName("bowser");
    Collection<PetType> types = this.clinicService.findPetTypes();
    pet.setType(EntityUtils.getById(types, PetType.class, 2));
    pet.setBirthDate(new DateTime());
    owner6.addPet(pet);
    assertThat(owner6.getPets().size()).isEqualTo(found + 1);

    this.clinicService.savePet(pet);
    this.clinicService.saveOwner(owner6);

    owner6 = this.clinicService.findOwnerById(6);
    assertThat(owner6.getPets().size()).isEqualTo(found + 1);
    // checks that id has been generated
    assertThat(pet.getId()).isNotNull();
}
  

Probleme von JUnit-Tests

• Viele technische und irrelevante Details
• Eigentliche Kern des Tests oft schwer zu erkennen
  • Die 10 goldenen Regeln für schlechte Tests (Tilmann Glaser, Peter Fichtner). Regel 1: "Ein Test wird rot und niemand weiß warum. Selbst bei intensiver Betrachtung ist noch nicht einmal klar, was der Test eigentlich sicherstellen sollte."
• Oft Code-Duplizierung
• Können nur von Entwicklern gelesen werden

Verhaltensgetriebene Entwicklung (BDD)

• Verhalten wird in der Fachsprache der Anwendung beschrieben
• Entwickler und Fachexperten arbeiten gemeinsam an der Spezifikation
• Verhaltensspezifikationen sind ausführbar

Beispiel

  Scenario: Pets can be assigned to pet owners

   Given an existing pet owner
     And a dog named "bowser"
    When assigning the pet to the pet owner
    Then the pet owner owns an additional pet
 

BDD in Java

Feature-Dateien (Gherkin)

Feature: Finding Owners

  Scenario: Owners can be found by last name

    Given an owner with last name "Müller"
     When searching for "Müller"
     Then exactly the given owner is found
        

Schritt-Implementierung (Java)

public class CustomerStepdefs {
    @Given("an owner with last name (.*)")
    public void anOwnerWithLastName(String lastName) { ... }

    @When("searching for (.*)")
    public void searchingFor(String lastName) { ... }

    @Then("exactly the given owner is found")
    public void exactlyTheGivenOwnerIsFound() { ... }
}
        

Probleme

• Feature-Dateien und Code müssen synchron gehalten werden
• Keine Programmiersprache in Feature-Dateien verwendbar
• Eingeschränkter IDE-Support (z.B. Refactoring)

Hohe Wartungskosten

Beobachtungen aus der Praxis

• Niedrige Akzeptanz bei Entwicklern durch hohen Mehraufwand
• Nicht-Entwickler schreiben selten Feature-Dateien selbst
• Entwickler müssen Feature-Dateien warten

Andere BDD-Frameworks?

• JBehave: Plain Text + Java (wie Cucumber)
• Concordion: HTML + Java
• Fitness: Wiki + Java
• Spock: Groovy
• ScalaTest: Scala
• Jnario: Xtend
• Serenity

Stack Overflow?

Ziele

• Entwicklerfreundlich (geringer Wartungsaufwand)
• Lesbare Tests in Given-When-Then-Form (BDD)
• Einfache Wiederverwendung von Test-Code
• Lesbar für Fachexperten

Demo

Szenarien in JGiven

import org.junit.Test;
import com.tngtech.jgiven.junit.SimpleScenarioTest;

public class FindOwnerTest extends SimpleScenarioTest<StepDefs> {

    @Test
    public void owners_can_be_found_by_last_name() {

        given().an_owner_with_last_name("Müller");

        when().searching_for("Müller");

        then().exactly_the_given_owner_is_found();
    }
}
      

Textausgabe

 Scenario: owners can be found by last name

   Given an owner with last name "Müller"
    When searching for "Müller"
    Then exactly the given owner is found

HTML5-App

• jgiven.org/jgiven-report/html5/ (Local)
• janschaefer.github.io/xke-jgiven/ (Local)

Klassisches BDD

Lesbarer Text   Code

JGiven

Lesbarer Code   Lesbarer Bericht

Erfahrungen aus der Praxis

• Über 2 Jahre Erfahrung aus einem großen Java-Projekt
• Über 3000 Szenarien
• Lesbarkeit und Wiederverwendung von Test-Code stark verbessert
• Wartungskosten von automatisierten Tests veringert (keine harten Zahlen)
• Entwickler und Fachexperten arbeiten gemeinsam an Szenarien
• Große Akzeptanz bei Entwicklern
• Leicht von neuen Entwicklern zu erlernen

Erste Schritte

JGiven-Abhängigkeit

• com.tngtech.jgiven:jgiven-junit:0.11.4
• oder com.tngtech.jgiven:jgiven-testng:0.11.4
• Lizenz: Apache License v2.0

ScenarioTest* erweitern

import com.tngtech.jgiven.(junit|testng).ScenarioTest;

public class SomeScenarioTest extends ScenarioTest<...> {

}

Stage-Typen hinzufügen

import com.tngtech.jgiven.junit.ScenarioTest;

public class SomeScenarioTest
    extends ScenarioTest<MyGivenStage, MyWhenStage, MyThenStage> {

}

Test-Methoden hinzufügen

import org.junit.Test;
import com.tngtech.jgiven.junit.ScenarioTest;

public class SomeScenarioTest
    extends ScenarioTest<MyGivenStage, MyWhenStage, MyThenStage> {

    @Test
    public void my_first_scenario() { ... }

}

Schritt-Methoden schreiben

import org.junit.Test;
import com.tngtech.jgiven.junit.ScenarioTest;

public class SomeScenarioTest
    extends ScenarioTest<MyGivenStage, MyWhenStage, MyThenStage> {

    @Test
    public void my_first_scenario() {

        given().some_initial_state();
        when().some_action();
        then().the_result_is_correct();

    }
}
          

Stage-Klassen schreiben

import com.tngtech.jgiven.Stage;

public class MyGivenStage extends Stage<MyGivenStage> {

    int state;

    public MyGivenStage some_initial_state() {
        state = 42;
        return this;
    }
}

Stage-Klassen

Allgemein

• JGiven-Szenarien werden aus Stage-Klassen zusammengesetzt
• Stage-Klassen ermöglichen Modularität und Wiederverwendung

Zustandstransfer

Zustandstransfer

• Felder von Stage-Klassen werden mit @ScenarioState annotiert
• Werte werden zwischen Stages gelesen und geschrieben
• @ProvidedScenarioState, @ExpectedScenarioState als Alternative

public class MyGivenStage extends Stage<MyGivenStage> {
   @ProvidedScenarioState
   int state;

   public MyGivenStage some_initial_state() {
      state = 42;
      return self();
   }
}

public class MyWhenStage extends Stage<MyWhenStage> {
   @ExpectedScenarioState
   int state;

   @ProvidedScenarioState
   int result;

   public MyWhenStage some_action() {
       result = state * state;
   }
}
          

Datengetriebene Szenarien

Parameterisierte Schrittmethoden

      given().a_customer_with_name( "John" );
          

      Given a customer with name John
          

Mitten im Satz?

      Given there are 5 coffees left
          

$ to the rescue!

      given().there_are_$_coffees_left( 5 );
          

Parameterisierte Szenarien

@Test
@DataProvider({
   "1, 0",
   "3, 2",
   "5, 4"})
public void the_stock_is_reduced_when_a_book_is_ordered( int initial,
                                                         int left ) {
   given().a_customer()
       .and().a_book()
       .with().$_items_on_stock( initial );

   when().the_customer_orders_the_book();

   then().there_are_$_items_left_on_stock( left );
}

Parameterisierte Szenarien

Textausgabe

 Scenario: the stock is reduced when a book is ordered

   Given a customer
     And a book
    With <initial> items on stock
    When the customer orders the book
    Then there are <left> items left on stock

  Cases:

    | # | initial | left | Status  |
    +---+---------+------+---------+
    | 1 |       1 |    0 | Success |
    | 2 |       3 |    2 | Success |
    | 3 |       5 |    4 | Success |

Parameterisierte Szenarien

HTML-Bericht

Abgeleitete Parameter

@Test
@DataProvider({"1", "3", "5"})
public void the_stock_is_reduced_when_a_book_is_ordered( int initial ) {

   given().a_customer()
       .and().a_book()
       .with().$_items_on_stock( initial );

   when().the_customer_orders_the_book();

   then().there_are_$_items_left_on_stock( initial - 1 );

}

Abgeleitete Parameter

Textausgabe

 Scenario: the stock is reduced when a book is ordered

   Given a customer
     And a book
    With <initial> items on stock
    When the customer orders the book
    Then there are <numberOfItems> items left on stock

  Cases:

    | # | initial | numberOfItems | Status  |
    +---+---------+---------------+---------+
    | 1 |       1 |             0 | Success |
    | 2 |       3 |             2 | Success |
    | 3 |       5 |             4 | Success |

Abgeleitete Parameter

HTML-Bericht

Verschiedene Schritte

@Test
@DataProvider({ "3, 2, true",
                "0, 0, false" })
public void the_stock_is_only_reduced_when_possible(
         int initial, int left, boolean orderExists) {

    given().a_customer()
        .and().a_book()
        .with().$_items_on_stock( initial );

    when().the_customer_orders_the_book();

    if ( orderExists ) {
        then().a_corresponding_order_exists_for_the_customer();
    } else {
        then().no_corresponding_order_exists_for_the_customer();
    }
}

Verschiedene Schritte

Textausgabe

Scenario: the stock is only reduced when possible

  Case 1: initial = 3, left = 2, orderExists = true
   Given a customer
     And a book
    With 3 items on stock
    When the customer orders the book
    Then there are 2 items left on stock
     And a corresponding order exists for the customer

  Case 2: initial = 0, left = 0, orderExists = false
   Given a customer
     And a book
    With 0 items on stock
    When the customer orders the book
    Then there are 0 items left on stock
     And no corresponding order exists for the customer

Verschiedene Schritte

HTML-Bericht

Weitere Features

Parameter-Formatierung

• Default: toString()
• @Format( MyCustomFormatter.class )
• @Formatf( " -- %s -- " )
• @MyCustomFormatAnnotation

Beispiel

@OnOff

@Format( value = BooleanFormatter.class, args = { "on", "off" } )
@Retention( RetentionPolicy.RUNTIME )
@interface OnOff {}

public SELF the_machine_is_$( @OnOff boolean onOrOff ) { ... }

given().the_machine_is_$( false );

Given the machine is off

Tabellen als Parameter

• @Table um einen Parameter als Tabelle zu markieren
• Muss der letzte Parameter sein
• Muss ein Iterable of Iterable, ein Iterable of POJOs, oder ein POJO sein

Tabellen als Parameter

Arrays

SELF the_following_books_are_on_stock( @Table String[][] stockTable ) {
   ...
}

• Die erste Zeile ist der Tabellenkopf

Tabellen als Parameter

Arrays

@Test
public void ordering_a_book_reduces_the_stock() {

    given().the_following_books_on_stock(new String[][]{
        {"id", "name", "author", "stock"},
        {"1", "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy", "Douglas Adams", "5"},
        {"2", "Lord of the Rings", "John Tolkien", "3"},
    });

    when().a_customer_orders_book("1");

    then().the_stock_looks_as_follows(new String[][]{
        {"id", "name", "author", "stock"},
        {"1", "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy", "Douglas Adams", "4"},
        {"2", "Lord of the Rings", "John Tolkien", "3"},
    });

}

Tabellen als Parameter

Textausgabe

Scenario: ordering a book reduces the stock

   Given the following books on stock

     | id | name                                 | author        | stock |
     +----+--------------------------------------+---------------+-------+
     |  1 | The Hitchhiker's Guide to the Galaxy | Douglas Adams |     5 |
     |  2 | Lord of the Rings                    | John Tolkien  |     3 |

    When a customer orders book 1
    Then the stock looks as follows

     | id | name                                 | author        | stock |
     +----+--------------------------------------+---------------+-------+
     |  1 | The Hitchhiker's Guide to the Galaxy | Douglas Adams |     4 |
     |  2 | Lord of the Rings                    | John Tolkien  |     3 |

Tabellen als Parameter

HTML-Bericht

Tabellen als Parameter

Liste von POJOs

• Feldnamen: Kopf
• Feldwerte: Daten

SELF the_following_books_are_on_stock( @Table List<BookOnStock> books) {
   ...
}

Tabellen als Parameter

Einfaches POJO

SELF the_following_book(
      @Table(includeFields = {"name", "author", "priceInEurCents"},
             header = VERTICAL) Book book) {
   ...
}

HTML-Bericht

@BeforeScenario und @AfterScenario

public class GivenSteps extends Stage<GivenSteps> {

    @ProvidedScenarioState
    File temporaryFolder;

    @BeforeScenario
    void setupTemporaryFolder() {
	    temporaryFolder = ...
    }

    @AfterScenario
    void deleteTemporaryFolder() {
        temporaryFolder.delete();
    }
}
          

@ScenarioRule

public class TemporaryFolderRule {
    File temporaryFolder;

    public void before() {
        temporaryFolder = ...
    }

    public void after() {
        temporaryFolder.delete();
    }
}

public class GivenSteps extends Stage<GivenSteps> {
    @ScenarioRule
    TemporaryFolderRule rule = new TemporaryFolderRule();
}
          

@AfterStage, @BeforeStage

public class GivenCustomer extends Stage<GivenSteps> {
    CustomerBuilder builder;

    @ProvidedScenarioState
    Customer customer;

    public void a_customer() {
        builder = new CustomerBuilder();
    }

    public void with_age(int age) {
        builder.withAge(age);
    }

    @AfterStage
    void buildCustomer() {
        customer = builder.build();
    }
}
          

Tags

@Test @FeatureEmail
void the_customer_gets_an_email_when_ordering_a_book() {
   ...
}

@Test @Story( "ABC-123" )
void the_customer_gets_an_email_when_ordering_a_book() { ... }

@Pending

• Markiert den ganzen Test oder einzelne Schrittmethoden als noch nicht implementiert
• Schritte werden übersprungen und im Bericht entsprechend markiert

HTML-Bericht

@Hidden

• Markiert Methoden die nicht im Bericht erscheinen sollen
• Sinnvoll für Methoden, die technisch gebraucht werden

@Hidden
public SELF doSomethingTechnical() { ... }

Erweiterte Schrittbeschreibungen

@ExtendedDescription("The Hitchhiker's Guide to the Galaxy, "
                   + "by default the book is not on stock" )
public SELF a_book() { ... }

HTML-Bericht

Anhänge

public class Html5ReportStage {
    @ExpectedScenarioState
    protected CurrentStep currentStep; // provided by JGiven

    protected void takeScreenshot() {
        String base64 = ( (TakesScreenshot) webDriver )
            .getScreenshotAs( OutputType.BASE64 );
        currentStep.addAttachment(
            Attachment.fromBase64( base64, MediaType.PNG )
                      .withTitle( "Screenshot" ) );
    }
}

HTML-Bericht

Zusammenfassung

Vorteile

• Entwicklerfreundlich
• Hohe Modularität und Wiederverwendung von Test-Code
• Reines Java, keine weitere Sprache nötig
• Sehr leicht zu erlernen
• Sehr leicht in bestehende Test-Infrastrukturen zu integrieren
• Lesbare Berichte für Fachexperten

BDD ohne den Zusatzaufwand!

Nachteile

• Fachexperten können keine JGiven-Szenarien schreiben
  • Aber Akzeptanzkriterien können leicht in JGiven-Szenarien übersetzt werden
  • Die generierten Berichte können von Fachexperten gelesen werden

Backup

Warum snake_case?

• Besser lesbar
  • thisCannotBeReadVeryEasilyBecauseItIsCamelCase
  • this_can_be_read_much_better_because_it_is_snake_case
• Wörter können in korrekter Schreibweise geschrieben werden
  • given().an_HTML_page()
• Berichtgenerierung funktioniert nur sinnvoll mit snake_case