🎯 今天要做什麼？

昨天我們深入了解了斷言的各種用法，今天要學習 TDD 的精髓 —「紅綠重構循環」。

想像一下，你接到一個需求：「我們需要一個判斷質數的函數。」以前你可能直接開始寫程式，但現在我們要用 TDD 的方式：先寫測試（紅燈），再寫最簡實作（綠燈），最後改善代碼（重構）。

學習目標

今天結束後，你將學會：

• 深度理解 TDD 的三個階段：紅燈、綠燈、重構
• 掌握每個階段的具體操作和心態
• 體驗完整的 TDD 開發節奏
• 學會基本重構手法

TDD 循環的核心理念

TDD 的核心是一個簡單而強大的三步循環：

🔴 紅燈（Red）   ➜  🟢 綠燈（Green）  ➜  🔵 重構（Refactor）
  ↑                                           ↓
  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←  ←

• 🔴 紅燈階段：寫失敗的測試，表達期望的行為
• 🟢 綠燈階段：用最簡單的方法讓測試通過
• 🔵 重構階段：在測試保護下改善代碼品質

🔴 紅燈階段：寫失敗的測試

紅燈階段的核心思想：先思考需求，再動手寫程式

建立 tests/Unit/Day03/MathUtilsTest.php：

<?php
use App\Math\MathUtils;

describe('Math Utilities', function () {
    describe('isPrime function', function () {
        it('identifies small prime numbers', function () {
            // 還沒有 isPrime 函數，所以這個測試會失敗（紅燈）
            expect(isPrime(2))->toBe(true);
            expect(isPrime(3))->toBe(true);
            expect(isPrime(5))->toBe(true);
        });

        it('identifies small composite numbers', function () {
            expect(isPrime(4))->toBe(false);
            expect(isPrime(6))->toBe(false);
            expect(isPrime(9))->toBe(false);
        });
    });
});

執行測試：

php artisan test tests/Unit/Day03

預期結果：測試失敗，因為 isPrime 函數還不存在。這就是我們要的「紅燈」！

🟢 綠燈階段：最快速度讓測試通過

綠燈階段的核心思想：用最簡單的方法讓測試通過

建立 app/Math/MathUtils.php：

<?php

namespace App\Math;

class MathUtils
{
    public static function isPrime(int $n): bool
    {
        // 最簡單的實作：硬編碼我們測試的數字
        if (in_array($n, [2, 3, 5])) {
            return true;
        }
        if (in_array($n, [4, 6, 9])) {
            return false;
        }
        return false; // 其他數字先回傳 false
    }
}

建立測試輔助函數 tests/Helpers/functions.php：

<?php
use App\Math\MathUtils;

if (!function_exists('isPrime')) {
    function isPrime(int $n): bool {
        return MathUtils::isPrime($n);
    }
}

執行測試：

php artisan test tests/Unit/Day03

結果：測試通過！我們達到了綠燈階段。

🔵 重構階段：改善代碼品質

重構階段的核心思想：在測試保護下，改善代碼品質

我們的硬編碼實作太醜了，讓我們重構：

<?php

namespace App\Math;

class MathUtils
{
    public static function isPrime(int $n): bool
    {
        // 處理邊界情況
        if ($n < 2) return false;
        if ($n === 2) return true;
        if ($n % 2 === 0) return false;
        
        // 檢查奇數因子到 sqrt(n)
        for ($i = 3; $i * $i <= $n; $i += 2) {
            if ($n % $i === 0) return false;
        }
        
        return true;
    }
}

執行測試確認重構成功：

php artisan test tests/Unit/Day03

測試仍然通過！重構成功。

完整循環實戰演練

讓我們做第二輪循環，增加邊界情況的測試：

it('handles boundary cases', function () {
    expect(isPrime(0))->toBe(false);
    expect(isPrime(1))->toBe(false);
    expect(isPrime(-1))->toBe(false);
});

it('handles larger prime numbers', function () {
    expect(isPrime(11))->toBe(true);
    expect(isPrime(13))->toBe(true);
});

執行測試 - 全部通過！因為我們的重構實作已經正確處理了這些情況。

TDD 開發節奏

TDD 不只是技術，更是一種開發節奏：

1. 小步快跑：每次只測試一個小功能
2. 快速反饋：幾分鐘完成一個循環
3. 持續驗證：每次修改都有測試保護

心理建設要點

• 紅燈不可怕：失敗指引方向
• 綠燈要克制：最簡實作，避免過度工程
• 重構要勇敢：有測試護航，放心改善

重構時機的判斷

看到這些「代碼異味」就該重構了：重複代碼、過長函數、魔術數字、不清楚的命名。

常見的重構手法

// 1. 提取常數
// 重構前：
if ($age >= 18) { /* ... */ }
// 重構後：
const MIN_ADULT_AGE = 18;
if ($age >= self::MIN_ADULT_AGE) { /* ... */ }

// 2. 重命名變數
// 重構前：
function calc($x) { return $x * 0.1; }
// 重構後：
function calculateTax(float $price): float {
    const TAX_RATE = 0.1;
    return $price * self::TAX_RATE;
}

💡 Pest 的 TDD 優勢

Pest 讓 TDD 變得更簡潔、更直觀：

鏈式語法更流暢

it('handles prime numbers', function () {
    expect(isPrime(7))->toBe(true);
});

Pest 的描述性結構讓測試更清晰，語法更像在描述需求而非寫程式碼。這讓我們在 TDD 的紅燈階段更容易專注於「需求是什麼」。

完整實作範例

完整 app/Math/MathUtils.php：

<?php

namespace App\Math;

class MathUtils
{
    public static function isPrime(int $n): bool
    {
        if ($n < 2) return false;
        if ($n === 2) return true;
        if ($n % 2 === 0) return false;
        
        for ($i = 3; $i * $i <= $n; $i += 2) {
            if ($n % $i === 0) return false;
        }
        
        return true;
    }
}

完整 tests/Unit/Day03/MathUtilsTest.php：

<?php

describe('Math Utilities', function () {
    describe('isPrime function', function () {
        it('identifies small prime numbers', function () {
            expect(isPrime(2))->toBe(true);
            expect(isPrime(3))->toBe(true);
            expect(isPrime(5))->toBe(true);
        });

        it('identifies small composite numbers', function () {
            expect(isPrime(4))->toBe(false);
            expect(isPrime(6))->toBe(false);
            expect(isPrime(9))->toBe(false);
        });

        it('handles boundary cases', function () {
            expect(isPrime(0))->toBe(false);
            expect(isPrime(1))->toBe(false);
            expect(isPrime(-1))->toBe(false);
        });

        it('handles larger prime numbers', function () {
            expect(isPrime(11))->toBe(true);
            expect(isPrime(13))->toBe(true);
        });
    });
});

完整 tests/Helpers/functions.php：

<?php
use App\Math\MathUtils;

if (!function_exists('isPrime')) {
    function isPrime(int $n): bool {
        return MathUtils::isPrime($n);
    }
}

📝 今天學到什麼？

技術收穫

• 掌握 TDD 三階段：紅燈寫測試、綠燈快速實作、重構改善品質
• 理解各階段心態：紅燈專注需求、綠燈專注通過、重構專注品質
• 體驗開發節奏：小步快跑、快速反饋、持續改善
• 學會基本重構：提取常數、重命名變數

關鍵要點

• 紅燈是正常的：失敗的測試指引方向
• 綠燈要克制：最簡實作就好，不要想太複雜
• 重構很安全：有測試保護，可以放心改善代碼
• 小步快跑：每次只改一點點，頻繁執行測試

🎉 總結

TDD 的紅綠重構循環看似簡單，但要真正掌握需要大量練習。它不只是技術方法，更是一種思維模式的轉變。

今日小挑戰 🏆

試著用 TDD 方式實作一個 isEven 函數：

1. 先寫測試（什麼數字是偶數？）
2. 最簡實作（讓測試通過）
3. 重構改善（讓代碼更優雅）

記住 TDD 的節奏：紅燈 → 綠燈 → 重構，小步快跑！

明天我們將學習「測試結構和組織」，了解如何讓測試更清晰、更好維護。