DDD 戰術設計：Application Service 2 - 結合 TDD/BDD

11th鐵人賽

fx777

團隊隨性開發株式會社

2019-10-07 20:44:00

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DDD 戰術設計：Application Service 2 - 結合 TDD/BDD

很多人接觸 DDD 時，認為 DDD 「不夠敏捷」而放棄它。但事實上，有了 DDD 的諸多設計原則，反而可以讓你更容易加入測試，加快迭代的速度。

本篇就在現代分層式架構下，如何使用 TDD/BDD 來開發一個 Application Service。

TDD/BDD 與現代分層式架構

TDD 是一個「測試先行」的「開發方法」。這個方法的流程會如同下圖所示，分為三個部分：寫一個會失敗的最小測試、讓測試通過、重構，之後再繼續擴展測試。

這個開發方法很適合用於撰寫單元測試上，因為單元測試天生就具備體積小、速度快的特性。不過很多人因為程式中的關注點沒有適當的分離，導致單元測試難以撰寫或是拖累速度。

舉一個 REST API 的例子，在正常流程下，一個 Request 打進來後，會先由對應的 Route 接到，處理一下資料格式後 (e.g. body、url encoded 等)，交給 Controller ，再轉交給 Application Service 處理，而 Application Service 可以使用注入進來的 Infrastructure (e.g. Repository、外部系統) 以及調用 Domain Model 計算業務邏輯來完成任務。

不過如果你沒有將外部 IO 那層隔離出來，那你的測試就會需要執行到 HTTP，而如果你沒有將資料庫或是外部系統隔離開來，你甚至需要啟動一個資料庫才能進行測試。

有了現代式分層架構將各個關注點分離後，我們可以透過 Test Double (測試替身) 的方式，把程式中有副作用的地方用用自定義、沒有副作用的物件來代替，讓單元測試除了保持高速外，也可以專注於邏輯的驗證。

TDD 的挑戰

透過 TDD 的方法，我們可以在寫程式前透過測試了解程式的目的，幫助我們寫出品質更好的程式碼。但即使有了現代式分層架構的幫助，導入 TDD 仍會遇到一些困難：

真實世界的程式比 TDD Kata 的練習複雜多了
找不到撰寫測試的起點與終點，而且太多的測試讓開發有點沒有方向，見樹不見林的感覺
可能導致測試太重視細節，而失去了對於整個業務目標的方向感。
承上，過於細節的測試也很難維護。
測試寫出來也不代表你跟領域專家的想法沒有落差，一旦雙方理解不同，測試不就白寫了？

尤其是最後一點，是所有開發人員心中的痛、加班的根源：「需求怎麼又變了」。

因此就有了 BDD 的誕生來試圖解決以上問題。

BDD 的誕生: 從改善版的 TDD 開始

BDD 是由 Dan North 在 2000 年初期為了教學與練習方便而設計的。一開始，他只是單純的改變了測試的敘述，用一種更「自然」的語言來撰寫。從針對 Class 的 function，變成針對範例寫測試。

就像如下的程式碼所展示，傳統 TDD 單元測試的寫法針對每個公開的 method 做測試，很容易在測試對象變更時壞掉且不好維護。

// Before
describe('Test BankAccount', () => {
  test('BankAccount.transfer', () => {
    // ...
  });

  test('BankAccount.deposit', () => {
    // ...
  });
});

而如果改成用使用範例描述測試，如下所示，不但程式的功能一目了然，也可以避免寫出太細節且效益低的測試。

// After
describe('When_Transferring_Internation_Funds', () => {
  it('should_transfer_funds_to_a_local_account', () => {
    // ...
  });
  it('should_transfer_funds_to_a_different_bank', () => {
    // ...
  });
  it('should_deduct_fees_as_a_separate_transaction', () => {
    // ...
  });
});

當 North 發現這樣 unit tests 讀起來更像 specification 且更專注於行為上 (相比傳統 TDD 單元測試只注重驗證)。因此他轉而開始發展出 Behavior-Driven Design。

註：本範例 code 是參考 BDD IN ACTION 一書寫成。
註：其實 JS framework 使用的 it() 就是從 BDD 衍生而來的，這樣讓測試更加好懂，也減少了與主程式間的耦合 (不然一改 method name 測試也要跟著改)

BDD 決定測試的起點: 由外向內

既然是從範例出發，那測試的方向自然就會由外向內，先定義最外面「要完成什麼」，才走進內部「要實作什麼」。甚至可以不用寫任何傳統的單元測試。通常我們會在外層 (Application Service)撰寫 Spec By Examples (用範例寫規格) 來測試，然後內層 (Domain Model) 用 BDD style 的測試 (又稱 low-level specification)。

BDD 的精神：跨團隊合作

最後講一下 BDD 的核心精神。BDD 的精神跟 DDD 很相似，單很注重「跨團隊的交流」。很多時候，軟體開發的拖延或失敗都是源於不良的需求溝通。

流水線模式下的開發流程，有點像是傳聲筒遊戲一樣，將需求一個接一個往下傳，到最終端時，需求往往就失真了。而且有時候上游也需要來自下游的意見才能找出自己的盲點。

Pasted image
(source: BDD IN ACTION)

而 BDD 的核心精神則是鼓勵不同團隊間互相溝通、達成共識。商業團隊提出商業需求、測試團隊提出測試的考量，開發團隊也貢獻自己的專業，透過討論功能的實際案例來建構一份可以被大家共同遵守的文件。

Pasted image
(source: BDD IN ACTION)

而為了要被大家看懂，就必須捨棄那些艱深的技術字眼，用自然的語言來撰寫。而之後有許多格式出現來結構化文件，最有明的格式就是 Cucumber 框架下的 Gherkin 語法。他將一個規格分為三個部分：

Given: 前置條件
When: 執行動作 (Action)
Then: 預期的執行結果 (Assertion)

比如有一個案例是「你身上有 20 元，你給我 10 元」：

Given you had 20 dollars
And I had 10 dollars
When you give me 10 dollars
Then I should have 30 dollars
And You should have 10 dollars

又或者「你身上有 10 元，你要給我 20 元」的失敗案例：

Given you had 10 dollars
And I had 10 dollars
When you give me 20 dollars
Then the transaction should fail
And show error message 'Balance Not Enough'

透過 Cucumber 框架的協助，我們可以將這些文件轉變為測試程式碼，成為「Living Documentation (活的文件)」，任何時候你程式碼或是文件的變更都必須保證兩處的同步。甚至加入自動化測試，保證你每一次整合的正確性。

同樣用以上給錢的案例，在 JS 中可以搭配 Cucumber 將文件轉為測試碼：

// gherkin file
`Given you had '20' dollars
And I had '10' dollars
When you give me '10' dollars
Then I should have '30' dollars
And You should have '10' dollars`
// test file
const assert = require('assert');
const { Given, When, Then } = require('cucumber');

interface Person {
  name: string;
  // 餘額
  balance: number;
}

const creatPerson(name: string, balance: number): Person {
  return {
    name,
    balance
  };
}

const transfer(fromPerson: Person, toPerson: Person, amount: number): void {
  if (fromPerson.balance < amount) {
    throw new Error('Balance Not Enough')
  }
  fromPerson.balance -= amount;
  toPerson.balance += amount;
}

Given('you had {string} dollars', function (money) {
  this.fromPerson = createPerson('From', Number(money));
});

Given('I had {string} dollars', function (money) {
  this.toPerson = createPerson('To', Number(money));
});


When('When you give me {string} dollars', function (amount) {
  transfer(this.fromPerson, this.toPerson, amount);
});

Then('Then I should have {string} dollars', function (expectedBalance) {
  assert.equal(this.toPerson.balance, expectedBalance);
});

Then('Then You should have {string} dollars', function (expectedBalance) {
  assert.equal(this.fromPerson.balance, expectedBalance);
});

註：本案例參考 https://cucumber.io/docs/guides/10-minute-tutorial/

// ...待續