今天要做什麼？

昨天我們學會了測試結構與組織，但隨著測試越寫越多，你可能遇到一個問題：「為什麼這個測試單獨執行會通過，但和其他測試一起執行時會失敗？」

想像一個場景：你為數學工具庫新增了一個 CalculatorWithHistory 類別，它會記錄計算歷史。第一個測試執行時歷史是空的，測試通過；但第二個測試執行時，歷史裡已經有第一個測試留下的資料，導致測試失敗。這就是「測試污染」問題。

今天我們要學習「測試生命週期」，了解如何在每個測試執行前後進行適當的設置和清理，讓每個測試都能在乾淨、一致的環境中執行。

學習目標

今天結束後，你將學會：

• 理解測試生命週期的重要性
• 掌握 setup/teardown 方法的使用
• 學會測試資料的設置和清理
• 理解測試隔離的概念

TDD 學習地圖

第一階段：打好基礎（Day 1-10）
├── Day 01 - 環境設置與第一個測試
├── Day 02 - 認識斷言（Assertions）
├── Day 03 - TDD 紅綠重構循環
├── Day 04 - 測試結構與組織
├── Day 05 - 測試生命週期 ★ 今天在這裡
├── ...
└── （更多精彩內容待續）

什麼是測試生命週期？ 🔄

測試執行的階段

每個測試的執行都會經過以下階段：

設置階段 → 執行階段 → 斷言階段 → 清理階段
(Setup)   (Execute)  (Assert)   (Cleanup)

• 設置階段：準備測試需要的資料和環境
• 執行階段：呼叫要測試的功能
• 斷言階段：驗證結果是否符合預期
• 清理階段：清理測試產生的副作用

沒有生命週期管理的問題

讓我們先看看沒有適當生命週期管理的測試：

# 問題：測試之間會互相影響
calculator = CalculatorWithHistory()

def test_add_operation():
    result = calculator.add(2, 3)
    assert result == 5
    assert len(calculator.get_history()) == 1

def test_multiply_operation():
    result = calculator.multiply(4, 5)
    assert result == 20
    assert len(calculator.get_history()) == 1  # ❌ 實際是 2！

第二個測試會失敗，因為計算器的歷史記錄還保留著第一個測試的資料。

測試隔離的重要性 🔒

什麼是測試隔離？

測試隔離是指每個測試案例都應該：

• 獨立執行：不依賴其他測試的執行結果
• 環境一致：每次執行都有相同的初始狀態
• 無副作用：執行後不影響其他測試

使用 setup_method 解決問題

# ✅ 好的測試：每個測試都是獨立的
class TestCalculatorWithHistory:
    def setup_method(self):
        self.calculator = CalculatorWithHistory()
    
    def test_add_operation(self):
        result = self.calculator.add(2, 3)
        assert result == 5
        assert len(self.calculator.get_history()) == 1
    
    def test_multiply_operation(self):
        result = self.calculator.multiply(4, 5)
        assert result == 20
        assert len(self.calculator.get_history()) == 1  # 現在會通過

setup_method 的使用 🚀

什麼是 setup_method？

setup_method 是在每個測試方法執行「之前」都會執行的方法，用來設置測試環境。

實戰演練：建立 CalculatorWithHistory

建立 src/math_utils/calculator_with_history.py：

from typing import List, Dict, Union, Optional

class CalculatorWithHistory:
    def __init__(self):
        self._history: List[Dict[str, Union[str, List[float], float]]] = []
    
    def add(self, a: float, b: float) -> float:
        result = a + b
        self._record_operation('add', [a, b], result)
        return result
    
    def multiply(self, a: float, b: float) -> float:
        result = a * b
        self._record_operation('multiply', [a, b], result)
        return result
    
    def get_history(self) -> List[Dict[str, Union[str, List[float], float]]]:
        return self._history.copy()
    
    def get_last_result(self) -> Optional[float]:
        return self._history[-1]['result'] if self._history else None
    
    def clear_history(self) -> None:
        self._history = []
    
    def _record_operation(self, operation: str, operands: List[float], result: float) -> None:
        self._history.append({
            'operation': operation,
            'operands': operands,
            'result': result
        })

建立 tests/day05/test_calculator_lifecycle.py：

import pytest
from src.math_utils.calculator_with_history import CalculatorWithHistory

class TestCalculatorWithHistory:
    def setup_method(self):
        """每個測試開始前都創建一個全新的計算器"""
        self.calculator = CalculatorWithHistory()

    def test_add(self):
        result = self.calculator.add(2, 3)
        
        assert result == 5
        assert len(self.calculator.get_history()) == 1
        assert self.calculator.get_last_result() == 5

    def test_multiply(self):
        result = self.calculator.multiply(4, 5)
        
        assert result == 20
        assert len(self.calculator.get_history()) == 1  # 現在每個測試都是乾淨的
        assert self.calculator.get_last_result() == 20

    def test_record_single_operation(self):
        self.calculator.add(2, 3)
        
        history = self.calculator.get_history()
        assert len(history) == 1
        assert history[0]['operation'] == 'add'
        assert history[0]['operands'] == [2, 3]
        assert history[0]['result'] == 5

    def test_record_multiple_operations(self):
        self.calculator.add(2, 3)
        self.calculator.multiply(4, 5)
        
        history = self.calculator.get_history()
        assert len(history) == 2
        assert history[0]['operation'] == 'add'
        assert history[1]['operation'] == 'multiply'

    def test_clear_history(self):
        self.calculator.add(2, 3)
        self.calculator.multiply(4, 5)
        assert len(self.calculator.get_history()) == 2
        
        self.calculator.clear_history()
        assert len(self.calculator.get_history()) == 0
        assert self.calculator.get_last_result() is None

teardown_method 的使用 🧹

什麼是 teardown_method？

teardown_method 是在每個測試方法執行「之後」都會執行的方法，用來清理測試環境。

實戰演練：需要清理的場景

建立 tests/day05/test_resource_cleanup.py：

class TestResourceCleanup:
    def setup_method(self):
        self.resource = {'active': False, 'data': []}
    
    def teardown_method(self):
        """確保每個測試後都清理資源"""
        self.resource['active'] = False
        self.resource['data'] = []

    def test_uses_resource(self):
        self.resource['active'] = True
        self.resource['data'].append('test')
        
        assert self.resource['active'] is True
        assert len(self.resource['data']) == 1

pytest fixtures 的使用 🛠️

使用 fixtures 進行設置

pytest 提供了更靈活的 fixtures 機制。

建立 tests/day05/test_calculator_fixtures.py：

import pytest
from src.math_utils.calculator_with_history import CalculatorWithHistory

@pytest.fixture
def calculator():
    """為每個測試提供乾淨的計算器"""
    return CalculatorWithHistory()

@pytest.fixture
def calculator_with_history():
    """為每個測試提供有預設歷史的計算器"""
    calc = CalculatorWithHistory()
    calc.add(1, 1)      # 2
    calc.multiply(3, 4) # 12
    return calc

def test_add_with_fixture(calculator):
    result = calculator.add(2, 3)
    assert result == 5
    assert len(calculator.get_history()) == 1

def test_multiply_with_fixture(calculator):
    result = calculator.multiply(4, 5)
    assert result == 20
    assert len(calculator.get_history()) == 1

def test_check_default_history_count(calculator_with_history):
    assert len(calculator_with_history.get_history()) == 2

def test_check_last_result(calculator_with_history):
    assert calculator_with_history.get_last_result() == 12

def test_add_operation_increases_history(calculator_with_history):
    calculator_with_history.add(5, 5)
    assert len(calculator_with_history.get_history()) == 3

資源管理最佳實踐 💡

對稱的設置與清理

始終保持設置（setup）和清理（cleanup）的對稱性：

class TestResourceManagement:
    def setup_method(self):
        self.temp_data = []
        self.temp_data.append('initialized')
    
    def teardown_method(self):
        self.temp_data.clear()
        self.temp_data = None

避免常見陷阱 ⚠️

常見錯誤

1. 忘記清理資源：可能導致記憶體洩漏或測試污染
2. 設置順序錯誤：先使用再初始化會導致 AttributeError
3. 過度設置：設置不必要的資源浪費時間

今天學到什麼？ 📚

今天我們深入學習了測試生命週期的重要概念：

核心概念

• 測試生命週期：設置 → 執行 → 斷言 → 清理的完整流程
• 測試隔離：每個測試獨立執行，互不影響
• setup_method/teardown_method：自動化的設置和清理機制
• pytest fixtures：更靈活的測試資料管理

實用技巧

• 對稱設置：設置什麼就清理什麼
• 最小設置：只設置必要的資源
• 正確順序：先創建資源再初始化

避免的陷阱

• 忘記清理：導致資源洩露或測試污染
• 設置順序錯誤：導致初始化失敗

總結 🎯

測試生命週期是確保測試穩定性和可靠性的基礎。通過適當的設置和清理：

• 提高測試穩定性：每個測試都在乾淨環境中執行
• 防止測試污染：測試之間不會互相影響
• 改善偵錯體驗：失敗的測試更容易定位問題

記住：良好的測試生命週期管理是可靠測試的基石。

明天我們將學習「參數化測試」，了解如何用同一個測試邏輯驗證多組不同的資料，讓測試更加高效和全面。