这周学习内容：马上要考试了，这周老师给我们复习了判定树和判定表。首先老师先出了一道题让画出判定表，两种画法都可以，我画完之后，老师用的在班里讲，老师指出了我画的问题，包括我对折扣的换算的错误，还有我对结果的表达方式的错误。很感谢老师可以用我画的图来讲解，让我更深刻的加深印象，以后像这样的错误也不会发生，非常的感谢。这个学期马上要结束了，老师辛苦了，感谢您！

这周的阅读内容：

《构建之法》第二章 个人技术和流程

概述

一个团队需要一定的流程来管理开发活动，每个工程师在软件生命周期所做的工作也应该有一个流程，这一章会介绍PSP（Personal Software Pro-cess，个人软件开发流程）

单元测试的作用：让自己负责的模块功能定义尽量明确，模块内部的改变不会影响其他模块，而且模块的质量能得到稳定的、量化的保证

单元测试

用VSTS写单元测试

例子：许多应用程序中都会用到“用户”这一类型，用户的标识通常是一个邮件地址。对应的单元测试该怎么写？我们来练习一下。首先创建了一个C#的类库（Class Library），并写了如代码清单2-1所示的代码

代码清单2-1

namespace DemoUser
{
    public class User
    {
        public User(string userEmail)
        {
            m_email = userEmail;
        }

        //user email as user id
        private string m_email;
    }
}

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在单元测试中，VSTS自动为你生成了测试的骨架，但是你还是要自己做不少事情，最起码要把那些标注为//TODO的事情给做了（如代码清单2-2所示）。此时，单元测试还在使用Assert.In-conclusive，表明这是一个未经验证的（Inconclu-sive）单元测试

代码清单2-2

/// <summary>
/// A test for User (string)
/// </summary>
[TestMethod()]
public void ConstructorTest()
{
    // TODO: Initialize to an appropriate
    // value    User target = new User(userEmail);
    string userEmail = null; 

    // TODO: Implement code to verify target
    Assert.Inconclusive("TODO: Implement code to verify target");
}

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简单修改之后，可以得到一个正式的单元测试，如代码清单2-3所示。 
代码清单2-3

[TestMethod()]
public void ConstructorTest()
{
    string userEmail = "[email protected]";
    User target = new User(userEmail);
    Assert.IsTrue(target != null);
}
//我们还可以进一步测试E-mail是否确实保存在User类型中

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从上面这个例子可以看到，创建单元测试函数的主要步骤是：

1. 设置数据（一个假想的正确的E-mail地址） 
2. 使用被测试类型的功能（用E-mail地址来创建一个User类的实体） 
3. 比较实际结果和预期的结果（Assert.IsTrue(target != null);）

现在可以运行单元测试了，同时可以看看代码覆盖报告（Code Coverage Report），代码百分之百地都被覆盖了。当然这时候的代码还有很多情况没有处理。例如，还没有：处理空的字符串，长度为零的字符串，都是空格的串……我们可以很快地复制/粘贴，又写了下面三个测试，如代码清单2-4所示。

代码清单2-4

[TestMethod()]
[ExpectedException(typeof(ArgumentNullException))]
public void ConstructorTestNull()
{
    User target = new User(null);
}

[TestMethod()]
[ExpectedException(typeof(ArgumentException))]
public void ConstructorTestEmpty()
{
    User target = new User("");
}

[TestMethod()]
[ExpectedException(typeof(ArgumentNullException))]
public void ConstructorTestBlank()
{
    User target = new User("     ");
}

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如果不修改类库中的代码，单元测试会报告这三个新的测试都失败了

写技术模块的规格说明书（Specification）的时候，要越详细越好，最好各项要求都可以表示为一个单元测试用例

好的单元测试的标准

单元测试应该准确、快速地保证程序基本模块的正确性。下面是验证单元测试好坏的一系列标准： 
1. 单元测试应该在最基本的功能/参数上验证程序的正确性 
单元测试应该测试程序中最基本的单元—如在C++/C#/Java中的类，在此基础上，可以测试一些系统中最基本的功能点（这些功能点由几个基本类组成）。从面向对象的设计原理出发，系统中最基本的功能点也应该由一个类及其方法来表现。单元测试要测试API中的每一个方法及每一个参数

2. 单元测试必须由最熟悉代码的人（程序的作者）来写 
代码的作者最了解代码的目的、特点和实现的局限性。所以，写单元测试没有比作者更适合的人选了。最好是在设计的时候就写好单元测试，这样单元测试就能体现API的语义，如果没有单元测试，语义的准确性就不能得到保障，以后会产生歧义

3. 单元测试过后，机器状态保持不变 
这样就可以不断地运行单元测试，如果单元测试创建了临时的文件或目录，应该在Teardown阶段删掉。如果单元测试在数据库中创建或修改了记录，那么也许要删除或恢复这些记录，或者每一个单元测试使用一个新的数据库，这样可以保证单元测试不受以前单元测试实例的干扰

4. 单元测试要快（一个测试的运行时间是几秒钟，而不是几分钟） 
快，才能保证效率。因为一个软件中有几十个基本模块（类），每个模块又有几个方法，基本上我们要求一个类的测试要在几秒钟内完成。如果软件有相互独立的几个层次，那么在测试组中可以分类，如数据库层次、网络通信层次、客户逻辑层次和用户界面层次，可以分类运行测试，比如只修改了“用户界面”的代码，则只需运行“用户界面”的单元测试

5. 单元测试应该产生可重复、一致的结果 
如果单元测试的结果是错的，那一定是程序出了问题，而且这个错误一定是可以重复的，单元测试不能解决所有问题，不必期望它会发现所有的缺陷

6. 独立性—单元测试的运行/通过/失败不依赖于别的测试，可以人为构造数据，以保持单元测试的独立性 
程序中的各个模块都是互相依赖的，否则它们就不会出现在一个程序中。一般情况下，单元测试中的模块可以直接引用其他的模块，并期待其他的模块能返回正确的结果。如果其他的模块很不稳定，或者其他模块运行比较费时（如进行网络操作），而且对于本模块的正确性并不起关键的作用，这时可以人为地构造数据，以保证单元测试的独立性

7. 单元测试应该覆盖所有代码路径 
单元测试应覆盖所测单元的所有代码路径，包括错误处理路径。为了保证代码覆盖率，单元测试必须测试公开的和私有的函数/方法 
100%的代码覆盖率并不等同于100%的正确性！

• 代码覆盖率对于“应该写但是没有写的代码”无能为力。例如代码申请了内存或其他资源，但并没有释放。又如，代码中并没有处理错误情况。就像没有处理和文件、网络相关的一些异常情况，例如文件不存在、权限有问题，等等
• 代码中有效能问题，虽然代码执行了，并且也正确地返回了，但是代码效率非常低。有些情况下，可以针对代码效率写一个单元测试
• 多线程环境中的同步问题，这个问题和代码执行的时序、共享资源的锁定有关
• 其他与外部条件相关的问题（例如与设备、网络相关的问题）

8. 单元测试应该集成到自动测试的框架中 
要把单元测试自动化，这样每个人都能随时、随地运行单元测试。团队一般是在每日构建之后运行单元测试的，这样单元测试的错误就能及时被发现并得到修改

9. 单元测试必须和产品代码一起保存和维护 
单元测试必须和代码一起进行版本维护。如果不是这样，过了一阵，代码和单元测试就会出现不一致，程序员要花时间来确认哪些是程序出现的错误，哪些是由于单元测试滞后造成的错误

回归测试

在单元测试的基础上，我们就能够建立关于这一模块的回归测试（Regression Test）。Regress 的英语定义是：return to a worse or less developed state，是倒退、退化、退步的意思。在软件项目中，如果一个模块或功能以前是正常工作的，但是在一个新的构建中出了问题，那么这个模块就出现了一个“退步”（Regression），从正常工作的稳定状态退化到不正常工作的不稳定状态。在一个模块的功能逐步完成的同时，与此功能有关的测试用例也同样在完善中。一旦有关的测试用例通过，我们就得到了此模块的功能基准线（Baseline），一个模块的所有单元测试就是这个模块最初的Baseline。假如，在3.1.5版本，模块A的编号为125的测试用例是通过了的，但是在新的版本3.1.6上，这个测试用例却失败了，这就是一个“倒退”（Regres-sion）。工程师们应该在新版本上运行所有已通过的测试用例，以验证有没有“退化”情况发生，这个过程就是一个“Regression Test”。如果这样的“倒退”是由于模块的功能发生了正常变化引起的（例如，我们要修改模块，支持电子邮件地址以.name为最后的域名），那么测试用例的基准就要修改，以便和新的功能保持一致。针对一个Bug Fix，我们也要做Regression Test。目的是：

1. 验证新的代码的确改正了缺陷 
2. 同时要验证新的代码有没有破坏模块的现有功能，有没有Regression 
所以，对于“回归测试”中的“回归”，我们可以将其理解为“回归到以前不正常的状态”。回归测试最好要自动化，因为这样就可以对于每一个构建快速运行所有回归测试，以保证尽早发现问题。单元测试是回归测试的基础。在专注于模块基本功能的单元测试之外，还有功能测试—从用户的角度检查功能完成得怎么样。在微软的实践中，在一个项目的最后稳定阶段，所有人都要参加全面的测试工作，把所有以前发现并修复的Bug找出来，一个一个验证，以保证所有已经修复过的Bug的确得到了修复，并且没有在最后一个版本中“复发”，这是一个大规模的、全面的“回归测试”

效能分析工具

效能分析，Performance！这是每一个程序员都梦想的事儿，让自己的程序跑得又快又好，最好是比别人快一个数量级，别人的程序是O(N^2)，而我的程序是O(n×logN)，或者是O(N)，这是多爽的一项成就呀！VSTS提供了方便的效能分析工具，让我们能很快地找到程序的效能瓶颈，从而能有的放矢，改进程序。下面我们看一个具体的例子。有这样一道题：写一个程序，分析一个文本文件中各个词出现的频率，并且把出现频率最高的10个词打印出来，程序的基本框架如下面代码所示

DoIt()
{
    //store all words in a big buffer
    ProcessFile()
    //calculate and store the frequency of each word
    ProcessBuffer()
    //output top10
    OutputResult()
}
ProcessBuffer()
{
    //get one word from buffer
    GetOneWord()
    FreqOneWord()
}
FreqOneWord(word)
{
    Find the word in the array list,
    If (found)
        Update the frequency
    If (not found)
        Add the word in the array list with frequency =1
}
OutputResult()
{
    //sort the array
    ArrayList.Sort()
    Output Top10 entry;
}

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1. 实践的第一步，要确保编译的程序是Release版本

2. 选择两种分析方法

• 抽样（Sampling） 
  简单来说，抽样就是当程序运行时，Visual Studio时不时看一看这个程序运行在哪一个函数内，并记录下来。程序结束后，Visual Studio就会得出一个关于程序运行时间分布的大致印象。这种方法的优点是不需要改动程序，运行较快，可以很快找到瓶颈，但是不能得出精确的数据，也不能准确表示代码中的调用关系树（Call Tree）
• 代码注入（Instrumentation） 
  另一方面，代码注入就是将检测的代码加入到每一个函数中，这样程序的一举一动都被记录在案，程序的各个效能数据都可以被精准地测量。这一方法的缺点是程序的运行时间会大大加长，还会产生很大的数据文件，也相应增加了数据分析的时间。同时，注入的代码也影响了程序真实的运行情况（这有点像量子物理学中的“测试的光线干扰了被测物体本身”的现象）。

一般的做法是，先用抽样的方法找到效能瓶颈所在，然后对特定的模块用代码注入的方法进行详细分析。对程序进行效能分析，我们先要弄清楚下面这几个名词，如下表所示

理解了上面的各种概念后，就不难理解“消逝的本函数时间（Elapsed Exclusive Time）”等其他组合名词所代表的概念了。我们先进行抽样分析，在效能浏览器（PerformanceExplorer）中开始效能分析即可。耗时最多的三个函数是：

WordFreq.Freq.FreqOneWord(string)
System.String.EqualsHelper(string,string)
System.Collections.ArrayList.get_Item(int32)

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三个函数加起来占用了整个程序84%的时间。看来我们得分析为什么这三个函数会被调用得这么频繁，开销这么大了。现在可以进行代码注入的分析，同样运行程序后，看看调用关系树（Call Tree）报告，结合实际的代码（见下列代码），可以看到在WordFreq.FreqOneWord函数中，究竟发生了什么

private void FreqOneWord(string w)
{
    // see if we have a match, if not, add it to the end,
    // then assign it initial frequency1;
    // if yes, inc the frequency by1
    for (int i =0; i < m_wordList.Count; i++)
    {
        Frequency fi = (Frequency)m_wordList[i];
        if (fi.str == w)
        {
            fi.n++;
            return;
        }
    }
    //now we have to append it to the end.
    Frequency f = new Frequency();
    f.str = w;
    f.n =1;
    m_wordList.Add(f);
}

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以下代码花费时间太多了

for (int i =0; i < m_wordList.Count; i++)

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可以马上把代码改成：

int count = m_wordList.Count;
for (int i =0; i < count; i++)

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可以看到System.Collections.ArrayList.get_Count()的调用次数和时间都大幅减少。可以继续进行“效能测试，分析，改进，再效能测试”的流程，逐渐提高程序的效能和我们的编程水平。大家也要注意避免没有做分析就过早地进行“效能提高”，如果我们不经分析就盲目优化，也许会事倍功半

个人开发流程

卡内基梅隆大学（CMU）的能力成熟度模型（CMM和CMMI），是用来衡量一个团队能力的一套模型。CMU的专家们针对软件工程师也有一套模型，叫Personal Software Process（PSP），PSP和任何其他方法论一样，也不是一蹴而就的 
个人项目耗时记录表

PSP有如下的特点：

• 不局限于某一种软件技术（如编程语言），而是着眼于软件开发的流程，这样，开发不同应用的软件工程师可以互相比较
• 不依赖于考试，而主要靠工程师自己收集数据，然后分析，提高
• 在小型、初创的团队中，很难找到高质量的项目需求，这意味着给程序员的输入质量不高。在这种情况下，程序员的输出（程序/软件）往往质量也不高，然而这并不能全部由程序员负责