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# Implementing for Maintainability
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## Motivation and Introduction
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- Unit und Integration Testing ist ein bekannter Ansatz um Qualität sicherzustellen
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- Gut-getestete Anwendungen:
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- 1 line of code = 1-3 lines of test code
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- kann auf bis zu 1:10 hochgehen
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- Produkt- und Testcode werden parallel geschrieben
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- guten Code schreiben ist schwer
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## Black-/White-Box Testing
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### Black-Box-Testing
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> Nur das Interface ist bekannt, nicht der Inhalt
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- Methode vom Software-Testing, das die Funktion analysiert, ohne den Mechanismus zu kennen
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- Normalerweise rund um die Spezifikationen und Anforderungen
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- _Was soll die Anwendung tun, nicht wie tut sie es_
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### White-Box-Testing
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> Das Interface und alle Mechanismen sind bekannt
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- Testmethodik, die verifiziert, wie die Anwendung arbeitet
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- Tests sind am Sourcecode ausgerichtet, nicht an den Anforderungen
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### Pros / Cons
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- [White-Box-Testing](01_ImplementingForMaintainability.md#white-box-testing) ist systematischer und anspruchsvoller
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- Analyse des Codes kann zu Fehlerentdeckungen führen, die zuvor übersehen wurden
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- Testergebnisse sind oft spröde
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- Sind sehr verknüpft mit der Implementierung des Codes
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- Solche Tests produzieren viele false-positives und sind nicht gut für die Metrik der Resistenz gegen Refactoring
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- Können häufig nicht rückgeschlossen werden zu einem Verhalten, dass wichtig ist für eine Business-Person
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- Starkes Zeichen, dass die Tests nicht viel Wert hinzufügen
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- [Black-Box-Testing](01_ImplementingForMaintainability.md#black-box-testing) hat gegensätzliche Vor-/Nachteile
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> Black-/White-Box-Testing sind Konzepte, die auf verschiedene Test-Typen angewendet werden können
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## Testing Quadrants Matrix
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### Quadrant 1: Technologie-fokussierte Tests, die das Development leiten
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- Developer Tests:
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- Unit tests
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- Verifizieren Funktionalität eines kleinen Subsets des Systems
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- Unit Tests sind die essenzielle Basis einer guten Test-Suite
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- Verglichen mit anderen, sind sie einfach zu erstellen und warten
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- Viele Unit-Tests :)
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- Component-/Integration Tests:
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- Verifizieren Verhalten eines größeren Teils
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- Tests sind nicht für den Kunden
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## Goals of Testing during Implementation
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### Aktiviere nachhaltiges Wachstum des Software-Projekts
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- Nachhaltigkeit ist wichtig
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- Projektwachstum ist am Anfang einfach
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- Das Wachstum zu halten ist schwer
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- Tests können das nachhaltige Wachstum fördern
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- Aber: erfordern initialen, teilweise signifikanten Einsatz
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- Schlechte Tests bringen nichts
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- verlangsamen am Anfang schlechten Code
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- langfristig trotzdem ungünstig
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- Test Code ist Teil der Codebase
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- Teil, der ein spezifisches Problem behandelt - Anwendungsrichtigkeit sicherstellen
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- Kosten eines Tests
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- Wert
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- anstehende Kosten
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- _Refactoring des Tests, wenn der Code refactored wird_
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- _Test bei jeder Codeänderung ausführen_
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- _Mit Fehlalarmen durch den Test umgehen_
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- _Zeit für das Verstehen des Tests, wenn man den zu testenden Code verstehen möchte_
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### General Testing Strategy
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#### Testing Automation Pyramid
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- Software Tests in 3 Kategorien aufteilen
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- **UI-Tests**
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- Testen die Anwendung durch Interaktion mit der UI
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- sehr high-level
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- **Service Tests**
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- [Black-Box](#black-box-testing) testen von größeren Softwareteilen
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- _bspw. Komponenten, Services_
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- **Unit Tests**
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- werden während Entwicklung von Developern geschrieben
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- Gibt Idee, wie viele Tests pro Kategorie in der Test-Suite sein sollten
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#### Testing Ice Cream Cone
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- Style einer Test-Suite, die häufig in der Industrie verwendet wird
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- hohe Anzahl manueller, high-level Tests
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- end-to-end Tests (auch an UI), die automatisch ausgeführt werden können
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- nur wenige integration/unit tests
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- Tests Suite mit dieser Strategie ist nicht gut wartbar
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- manuelle Tests sind teuer und langwierig
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- automatisierte high-level Tests gehen häufig kaputt, sobald Änderungen in der Anwendung auftreten
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### Test Driven Development (TDD)
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1. Tests schreiben
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- **Design**
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- Akzeptanzkriterien für den nächsten Arbeitsschritt festlegen
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- Anregung [lose gekoppelte Komponenten](ImplementingForMaintainability.md#loose-coupling) zu entwerfen
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- einfache Testbarkeit, dann verbinden
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- Ausführbare Beschreibung von dem was der Code tut
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- **Implementierung**
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- Vervollständigen einer regressiven Test-Suite
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2. Tests ausführen
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- **Implementierung**
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- Error erkennen, während der Kontext noch frisch ist
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- **Design**
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- Bewusstmachung, wann die Implementierung vollständig ist
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> Golden Rule of TDD: schreibe niemals neue Funktionalitäten ohne einen fehlschlagenden Test
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#### Vorteile des TDD
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- signifikante Reduktion der Defekt-Rate
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- auf Kosten eines moderaten Anstiegs im initialen Development-Prozesses
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- Empirische Untersuchungen haben das noch nicht bestätigt
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- TDD hat aber zu Qualitätssteigerung des Codes geführt
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#### Häufige Fehler beim TDD
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- Individuelle Fehler
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- _Vergessen die Tests regelmäßig auszuführen_
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- _Zu viele Tests auf einmal schreiben_
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- _Zu große/grobe Tests schreiben_
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- _zu triviale Tests schreiben, die eh funktionieren_
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- Team-Fehler
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- _Nur partieller Einsatz_
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- _Schlechte Wartung der Test-Suite_
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- _Verlassene Test-Suite (nie ausgeführt)_
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## Unit-Testing vs. Integration Testing
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| Unit | Integration |
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|-------------------------------|----------------------|
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| kleiner Teil eines Verhaltens | größere Portion Code |
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### 4 Typen von Produktions-Code
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#### Dimensionen
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##### Komplexität und Domain-Signifikanz
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- Code Komplexität
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- Definiert durch Nummer der Branching-Punkte im Code
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- _if-statements, Polymorphismus_
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- Domain-Signifikanz
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- Wie signifikant ist der Code für die problematische Domain
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- normalerweise Verbindung Domain-Layer-Code zu End-User-Ziele
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- Hohe Domain-Signifikanz
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- _Bsp. für niedrige Relevanz: Utility Code_
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##### Nummer der Kollaborateure
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- Kollaborateur = Abhängigkeit, die veränderlich /& außerhalb des Prozesses ist
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- veränderlich
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- nicht nur read-only
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- außerhalb des Prozesses
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- häufig geteilt
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- hindert Tests an unabhängiger Ausführung
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- Code mit vielen Kollaborateuren ist schwer zu testen
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#### Typen
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##### Domain model & algorithms
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- **Domain Code, wenige Kollaborateure**
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- komplexer Code häufig Teil des Domain-Models
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- wenige Kollaborateure → Testbarkeit
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- sollte NIEMALS Abhängigkeiten außerhalb des Prozesses haben
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##### Controllers
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- **Wenig Domain Code, viele Kollaborateure**
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- Koordination der Ausführung von Use-Cases für Domain-Klassen und externen Anwendungen
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- Keine komplexe / Business-kritische Arbeit selbst/allein machen
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- wenig Komplexität, wenig Domain-Signifikanz
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- Viele Abhängigkeiten außerhalb des Projekts
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##### Overcomplicated Code
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- **Viel Domain Code, viele Kollaborateure**
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- ist aber auch komplex und wichtig
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##### Trivialer Code
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- **wenig Domain-Code, wenig Kollaborateure**
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#### Separierung von Controllers & DomainModel, Algorithmen
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- Separiert komplexen Code von Code, der Orchestrierung macht
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- Domain Code hat tiefe Implementierung in Business Logik
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- Controller haben breite Orchestrierung aber enge Komplexität
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- Erhöht Wartbarkeit und Testbarkeit
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#### Wie testet man die 4 Typen?
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- trivialer Code muss nicht getestet werden
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## Unit Testing
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- Beim Unit Testing gehts nicht nur um den technischen Aspekt
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- möglichst wenig Zeit Input
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- möglichst viel Benefits
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### Gute Test-Suite
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1. integriert in [SDLC](00_Introduction.md#software-development-lifecycle-sdlc)
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- Tests bringen nur was, wenn man sie ständig benutzt
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- am besten alle automatisiert bei jeder Änderung
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2. testet nur die wichtigsten Teile der Code-Base
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- Business-Logik
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- Systemkritische Teile
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- auch Abhängigkeiten nach außen
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- Rest nur indirekt / wenig testen
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3. gibt maximalen Wert mit minimalem Wartungsaufwand
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- Auch automatisierte Tests müssen ggf. nach Änderungen angepasst werden
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- Nur Tests behalten, die wirklich sinnvoll sind
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### Was ist ein Unit-Test
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> 1. Verifiziert einen kleinen Teil des Codes (unit)
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>
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> 2. macht es schnell
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>
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> 3. macht es isoliert
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#### London School Interpretation
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- Isolation bedeutet, dass jede Klasse ihren eigenen Test bekommt
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- Auch wenn sie von gleicher Klasse erben
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##### Testing Doubles
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- Objekt, dass gleiches Verhalten und Aussehen, wie Gegenstück hat
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- Vereinfachte Version, die Komplexität verringert
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##### Vorteile London School Interpretation
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- Wenn ein Test fehlschlägt, ist klar, was kaputt ist
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- Gibt Fähigkeit den Objektgraphen aufzusplitten
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- Jede Klasse hat ihre eigenen Abhängigkeiten / Vererbungen
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- Schwer zu testen ohne [Testing Doubles](#testing-doubles)
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- Es müssen nicht die Abhängigkeiten von Abhängigkeiten beachtet werden
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- haben ja eigene Tests
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- Projektweite Guideline:
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- Nur eine Klasse auf einmal
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- 
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#### Classic School Interpretation
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- Isolation bedeutet, dass jeder Test in Isolation läuft
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- Mehrere Klassen auf einmal ist okay
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- Solange sie alle auf ihrem eigenen Speicher laufen
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- kein geteilter Zustand
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- Verhindert Kommunikation /Beeinflussung zwischen Tests
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- Scheiß auf Reihenfolge oder Ergebnis von anderen Tests
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##### Geteilte, private, Out-Of-Process Abhängigkeiten
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- Geteilte Abhängigkeiten
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- Können sich gegenseitig beeinflussen
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- Müssen ersetzt werden
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- _bspw. geteilte DB → neue/bearbeitete Daten können Tests beeinflussen_
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- Private Abhängigkeiten → :)
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- Out-Of-Process Abhängigkeiten
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- Meistens ähnlich wie geteilte Abh.
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- _DB = geteilt und out-of-process_
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- _read-only-DB ist fine_
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- also: kommt drauf an ob gut oder nicht
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#### Beispiel Classic School
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- _Enough inventory → purchase geht durch, inventory amount geht runter_
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- _not enough product → kein purchase, keine änderungen_
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- Typische AAA-Sequenz
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- arrange, act, assert
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- alle Abhängigkeiten und System vorbereiten
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- Verhalten ausführen, das verifiziert werden soll
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- Erwartete Ergebnisse überprüfen
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- Outcome:
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- `Customer` und `Store` werden verifiziert, nicht nur `Store`
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- Jeder Bug in `Store` lässt die Tests fehlschlagen
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- auch wenn `Customer` komplett richtig ist
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#### Beispiel London School
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- Gleiche Tests, aber Store wird mit test-doubles ersetzt
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- "fake dependency" = "Mock"
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- AAA Sequenz
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- Arrange:
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- Store nicht modifizieren, stattdessen festlegen, wie er auf `hasEnoughInventory()` reagieren soll
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- Act
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- Assert
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- Interaktion zwischen `Store` und `Customer` wird genauer untersucht
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#### Vergleich Classic / London
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| | Isolation of | A unit is | Uses test doubles for |
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|----------------|--------------|-----------------------------|--------------------------------|
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| London School | Units | A class | All but immutable dependencies |
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| Classic School | Unit tests | A class or a set of classes | shared dependencies |
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### Unit Tests - Good Practices
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#### Good Practices - Structuring
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- Offensichtliche Struktur ist wichtig
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- Code wird häufiger gelesen als geschrieben
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- AAA-Pattern splittet Tests in 3 Teile
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- Alternative: Give-When-Then Pattern
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- Einziger Unterschied: besser lesbar für nicht-Programmierer
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- **Zu vermeidende Dinge:**
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