TDD

1. TDD란
   1. TDD 개발 주기
      1. 메인 프로세스
      2. 세부 프로세스
   2. 일반 개발 방식 VS TDD 개발 방식
      1. 일반적인 개발
      2. TDD 개발
   3. TDD의 효과
   4. TDD의 장단점

TDD란

Test Driven Development의 약자로 ’테스트 주도 개발’이라고 한다.

반복 테스트를 이용한 소프트웨어 방법론으로, 작은 테스트 케이스를 작성하고 이를 통과하는 코드를 추가하는 단계를 반복하여 구현하는 것이다.

짧은 개발 주기의 반복에 의존하는 개발 프로세스이며, 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 프로토타입을 완성하는 애자일 방법론 중 하나이다. 이 방법론을 추가 요구사항이 생기더라고, 실시간으로 반영할 수 있다.
  
• 누가 만들었을까 ?
  • 켄트 백

TDD 개발 주기

TDD의 메인 프로세스

• RED 단계에서는 실패하는 테스트 코드를 먼저 작성한다.
• GREEN 단계에서는 테스트 코드를 성공시키기 위한 실제 코드를 작성한다.
• BLUE 단계에서는 중복 코드 제거, 일반화 등의 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.

• 개발 주기 세세하게

  1. RED : 테스트 실패
     

     • 구체적인 하나의 요구사항을 검증하는 하나의 테스트를 추가한다.
     • 추가된 테스트가 실패하는지 확인한다.

     ⇒ 실패하는 것이 확인 되어야, 테스트 검증력을 가진다고 신뢰할 수 있다. 실패의 이유는 코드가 아직 변경되지 않았기 때문이어야 한다. 테스트 코드의 문제이면 안 된다.

  2. GREEN : 테스트 성공

     

     • 추가된 테스트를 포함하여, 모든 테스트가 성공하게끔 운영 코드를 변경한다.
     • 테스트 성공은 모든 요구사항을 만족했음을 의미한다.
     • 테스트 성공을 위한 최소한의 코드 변경만 진행한다.

     ⇒ TDD를 반복하다 보면, 지루함을 느낄 수 있다. 하지만 TDD에서는 테스트 성공을 위한 최소한의 코드 그 이상을 변경하거나 추가하면 안 된다.

     테스트가 되지 않은 코드가 중간에 추가되며, 이후 리팩토링 등의 다른 프로세스에서 어떤 부작용을 가져올지 알 수 없기 때문이다.

  3. REFACTOR : 리팩토링

     

     • 코드베이스를 정리한다.
     • 인터페이스 뒤에 숨어 있는 구현 설계를 개선한다.
     • 가독성, 적용성, 성능을 고려한다

TDD 세부 프로세스

‘단위 테스트 작성’ → 단위 테스트 실행 → 운영 코드 작성 → 단위 테스트 실행 → 설계 개선(리팩토링) → 단위 테스트 → ‘실행 반복’

TDD를 적용한 사례: 생년월일 (input)을 입력 받으면 현재 나이 (output)를 출력하는 프로그램

1) 처음에는 간단한 것으로 목표를 정한다. (태어난 해와 올해의 연도를 입력해서 연도 뺼셈을 통해 나이 계산)

• 2015, 2018 → (만) 3살 이것을 만들겠다는 생각을 한다.

2) 만들기도 전에 만든 후에 무엇을 테스트 할 지를 설계 (실패하는 테스트)

• 2015, 2018를 입력하면 2가 나오는 테스트 프로그램(나중에 만들 프로그램을 테스트할 코드)를 만든다.

3) 그 다음에 그 테스트를 통과할 프로그램을(1. 을 목표로 한 작성한 코드)를 만든다.

• 2018 - 2015 (올해의 연도 - 태어난 해)

4) 테스트 프로그램으로 이 프로그램(3. 에 해당하는 코드)을 실행한다.

5) 통과했으면 새로운 테스트를 추가한다.

• 이번에는 생월을 추가했을 때 계산하는 프로그램

6) 위와 같은 작업을 계속 수행

일반 개발 방식 vs TDD 개발 방식

일반적인 개발

‘요구사항 분석 → 설계 → 개발 → 테스트 → 배포’의 형태의 개발 주기를 갖는데 이러한 방식은 소프트웨어 개발을 느리게 하는 잠재적 위험이 존재한다.

1. 소비자의 요구사항이 처음부터 명확하지 않을 수 있다.
2. 따라서 처음부터 완벽한 설계는 어렵다.
3. 자체 버그 검출 능력 저하 또는 소스코드 품질이 저하될 수 있다.
4. 자체 테스트 비용이 증가할 수 있다.

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

보통 고객의 요구사항 또는 디자인 오류 등 많은 외부 또는 내부 조건에 의해, 재설계하여 점진적으로 완벽한 설계로 나아간다.

하지만, 재설계로 인해 개발자는 코드를 삽입, 수정, 삭제 하는 과정에서 불필요한 코드가 남거나 중복처리 될 가능성이 크다.

⇒ 결론 : 이러한 코드들은 재사용이 어렵고 관리가 어려워져 유지보수를 어렵게 만든다

TDD 개발

가장 큰 차이점은 테스트 코드를 작성한 뒤에 실제 코드를 작성 한다는 점이다

디자인 (설계) 단계에서 프로그래밍 목적을 반드시 미리 정의해야만 하고,

또 무엇을 테스트해야 할지 미리 정의(테스트 케이스 작성)해야만 한다.

1. 테스트 코드를 작성하는 도중에 발생하는 예외 사항(버그, 수정 사항)들은 테스트 케이스에 추가하고 설계를 개선한다.
2. 이후 테스트가 통과된 코드만을 코드 개발 단계에서 실제 코드로 작성한다.

이러한 반복적인 단계가 진행되면 자연스럽게 코드의 버그가 줄어들고, 소스코드는 간결해진다

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

TDD의 대표적인 Tool 'JUnit'

JUnit은 현재 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 'Java 단위 테스트 프레임워크' 이다.

JUnit을 시작으로 CUnit(C언어), CppUnit(C++), PyUnit(Python) 등 xUnit 프레임워크가 탄생하게 되었다.

TDD의 효과

1. 디버깅 시간을 단축 할 수 있다.

   1. 유닛 테스팅을 하는 이점이기도 함

2. 코드가 내 손을 벗어나기 전에 가장 빠르게 피드백 받을 수 있다.

   1. 기존 방법은 문제를 발견해도, 정확하게 원인이 무엇인지 진단하기는 힘들다. 하지만 TDD를 사용하면 기능 단위로 테스트를 진행하기 때문에 코드가 모두 완성되어 개발자의 손을 떠나기 전에 피드백을 받는 것이 가능하다.

3. 작성한 코드가 가지는 불안정성을 개선하여 생산성을 높일 수 있다.

   a. 켄트 백Visit Website은 TDD는 불안함을 지루함으로 바꾸는 마법의 돌이라고 말했다.

   앞서 말한 것처럼 TDD를 사용하면, 코드가 내 손을 떠나 사용자에게 도달하기 전에 문제가 없는지 먼저 진단 받을 수 있다. 그러므로 코드가 지닌 불안정성과 불확실성을 지속적으로 해소해준다.

4. 재설계 시간을 단축 할 수 있다.

   1. 다양한 예외사항에 대해 생각 가능

5. 추가 구현 용이

   1. 개발이 완료된 소프트웨어에 어떤 기능을 추가할 때 가장 우려되는 점은 해당 기능이기존 코드에 어떤 영향을 미칠지 알지 못한다는 것이다.
   2. 자동화된 유닛 테스팅을 전제하므로 테스트 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.

이러한 TDD의 장점에도 불구하고 모두가 이 개발 프로세스를 따르지 않는다.그 이유는 무엇일까?

TDD의 단점

1. 가장 큰 단점은 생산성의 저하이다.
2. 이제까지 자신이 개발하던 방식을 많이 바꿔야 한다.
3. 구조에 얽매힌다.

TDD를 왜 해야 할까

• 코드를 수정하거나 기능을 추가할 때 수시로 빠르게 검증 할 수 있다
• 리팩토링 시에 안정성을 확보할 수 있다
• 개발 및 테스팅에 대한 시간과 비용을 절감할 수 있다

TDD는 어떤 상황에서 해야 할까

• 처음 해보는 프로그램 주제
  • 나에 대한 불확실성이 높은 경우
• 고객의 요구 조건이 바뀔 수 있는 프로젝트
  • 외부적인 불확실성인 높은 경우
• 개발하는 중에 코드를 많이 바꿔야 된다고 생각하는 경우
• 내가 개발하고나서 이 코드를 누가 유지보수 할 지 모르는 경우
• 즉, 불확실성이 높을 때 TDD를 하면 되다

TDD를 꼭 사용해야 할까 ?

그렇지 않다. 개발자가 코드를 작성해 기능 하나를 추가할 때마다, 시간이 늘어난다고 본다면 TDD는 오히려 비효율적인 것처럼 보이기도 한다.

TDD를 사용했을 때의 초기 비용은 TDD를 사용하지 않았을 때보다 크기 때문이다,

개발자가 하나의 프로젝트를 완성하는데 걸리는 예상 일정과 자원을 고려해서 결정하면 된다.