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= Java TDD（测试驱动开发） =

'''测试驱动开发'''（Test-Driven Development，简称TDD）是一种软件开发方法，强调在编写实际功能代码之前先编写测试用例。TDD的核心思想是通过测试来驱动代码的设计与实现，从而提高代码质量、减少错误并增强可维护性。在Java中，TDD通常结合JUnit等测试框架使用。

== 核心概念 ==
TDD遵循一个简单的循环流程，称为“红-绿-重构”：
# '''红'''：编写一个失败的测试用例（测试未通过）。
# '''绿'''：编写最简代码使测试通过。
# '''重构'''：优化代码结构，同时保持测试通过。

=== 优势 ===
* 提高代码质量
* 减少调试时间
* 增强代码可维护性
* 促进模块化设计

== TDD流程详解 ==
以下是TDD的详细步骤：

<mermaid>
graph TD
    A[编写测试用例] --> B[运行测试]
    B --> C{测试通过?}
    C -->|否| D[编写实现代码]
    C -->|是| E[重构代码]
    D --> B
    E --> F[完成]
</mermaid>

=== 示例：实现一个简单的计算器 ===
假设我们需要开发一个加法功能，以下是TDD的实践过程：

==== 第一步：编写测试 ====
<syntaxhighlight lang="java">
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class CalculatorTest {
    @Test
    public void testAdd() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        assertEquals(5, calculator.add(2, 3));
    }
}
</syntaxhighlight>

运行测试会失败（红），因为`Calculator`类尚未实现。

==== 第二步：编写实现代码 ====
<syntaxhighlight lang="java">
public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}
</syntaxhighlight>

重新运行测试，此时应通过（绿）。

==== 第三步：重构 ====
检查代码是否有优化空间（例如添加输入验证），同时确保测试仍然通过。

== 高级TDD技巧 ==
=== 边界条件测试 ===
优秀的TDD实践需要覆盖边界条件：
<syntaxhighlight lang="java">
@Test
public void testAddWithZero() {
    Calculator calculator = new Calculator();
    assertEquals(2, calculator.add(2, 0));
}

@Test
public void testAddWithNegativeNumbers() {
    Calculator calculator = new Calculator();
    assertEquals(-1, calculator.add(2, -3));
}
</syntaxhighlight>

=== Mock对象 ===
在复杂系统中，可以使用Mockito等框架模拟依赖：
<syntaxhighlight lang="java">
@Mock
UserRepository userRepository;

@Test
public void testGetUser() {
    when(userRepository.findById(1)).thenReturn(new User("Alice"));
    UserService service = new UserService(userRepository);
    assertEquals("Alice", service.getUser(1).getName());
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==
'''案例：电商系统折扣计算'''
1. 先编写测试用例验证不同折扣规则
2. 实现折扣计算逻辑
3. 逐步添加会员折扣、节日促销等复杂规则

=== 测试矩阵示例 ===
{| class="wikitable"
|+ 折扣计算测试案例
! 输入（原价,用户类型） !! 预期输出
|-
| 100, "regular" || 100
|-
| 100, "vip" || 90
|-
| 100, "vip"（节日期间） || 80
|}

== 数学基础 ==
TDD可以形式化为：
<math>
TDD = \sum_{i=1}^{n} (Test_i \rightarrow Code_i \rightarrow Refactor_i)
</math>
其中每个迭代都包含测试、编码和重构阶段。

== 常见问题 ==
=== 何时停止编写测试？ ===
* 所有需求都已覆盖
* 边界条件均已测试
* 代码覆盖率达标（通常>80%）

=== TDD vs 传统测试 ===
{| class="wikitable"
|-
! 方面 !! TDD !! 传统测试
|-
| 编写顺序 || 测试在先 || 代码在先
|-
| 设计影响 || 驱动设计 || 验证设计
|-
| 反馈速度 || 即时 || 延迟
|}

== 总结 ==
TDD是一种强大的开发方法，尤其适合Java这类强类型语言。通过强制先思考接口和预期行为，开发者能创建出更健壮的系统。初学者应从简单示例开始，逐步掌握Mock技术和边界条件测试等高级技能。

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