ユニットテストとは
アプリは一つの大きなプログラムに見えますが、実はたくさんの小さな部品（関数やクラス）が組み合わさってできています。ユニットテストは、その部品を一つずつ取り出して「ちゃんと動くか」を確かめるための、小さなプログラムです。
この章では、ネットショップの「割引を計算する部品」を例に、ユニットテストが何を確かめているのか、どう書くのか、そしてなぜ役に立つのかを、図を動かしながら見ていきます。
テスト駆動開発とは ／ 全5章
ユニットテストとは
- 発行
- かえで
- 版
- 第2版
- 改訂
- 分量
- 10コマ・2,201字
アプリを小さな部品に分けて、1つずつ確かめるユニットテストの基本。入力と期待する答え、Arrange→Act→Assertの書き方、モックによる切り離し、そしてユニットテストだけでは見つからない問題まで、図が動く形で解説します。
- ユニットテストとは
- アプリを小さな部品に分けて、1つずつ確かめる
- アプリ
アプリは小さな部品の組み合わせ
ネットショップのアプリを分解してみると、合計金額を計算する部品、割引を計算する部品、税を計算する部品、在庫を確認する部品……というように、役割ごとの部品に分かれています。コードの上では、これらはたいてい calcTotal() のような関数や、クラスとして書かれています。
アプリ全体をいきなり確かめようとすると、おかしな動きをしたときに、どこが悪いのか分かりにくくなります。そこで、まずは部品の単位で確かめよう、というのがユニットテストの考え方です。
- アプリは小さな部品の組み合わせ
- ネットショップのアプリ
- 合計を計算
- 割引を計算
- 税を計算
- calcTotal()
- calcDiscount()
- calcTax()
- 在庫を確認
- 決済する
- 画面に表示
- checkStock()
- pay()
- render()
ユニット＝テストする最小の部品
「ユニット（unit）」は英語で「単位」という意味です。ユニットテストでは、アプリの中から部品を一つだけ取り出して、それ単体で正しく動くかを確かめます。
ここでは「割引を計算する部品」、つまり calcDiscount(price, rate) という関数を取り出しました。値段と割引率を渡すと、割引後の金額を返してくれる関数です。ほかの部品のことはいったん忘れて、この関数だけに集中するのがポイントです。
- ユニット＝テストする最小の部品
- アプリ
- 取り出す
- 合計を計算
- 税を計算
- 割引を計算
- calcDiscount(price, rate)
- 在庫を確認
- 決済する
- 画面に表示
- この1つの部品（関数）だけを確かめるのが、ユニットテスト
テスト＝入力を入れて、答えを確かめる
ユニットテストがやっていることは、とてもシンプルです。部品に入力を渡し、返ってきた答えが、あらかじめ決めておいた「期待する答え」と同じかどうかを比べるだけです。
たとえば「1000円の商品に10%の割引をかけたら、900円になるはず」と決めておきます。実際に関数を動かして900円が返ってくれば合格（緑）、違う金額が返ってくれば不合格（赤）です。人間が電卓で確かめていた作業を、プログラムに代わりにやってもらうイメージです。
- テスト＝入力を入れて、答えを確かめる
- 入力
- 1000円
- 実際の答え
- 割引を計算
- 900円
- 10%
- calcDiscount()
- ＝
- OK
- 900円
- 期待する答え
- 実際の答えが期待どおりなら合格（緑）、違えば不合格（赤）
書き方の型：Arrange → Act → Assert
ユニットテストは、たいてい3つの段階で書きます。まず Arrange（準備） で、テストに使う値をそろえます。次に Act（実行） で、調べたい関数を1回だけ呼び出します。最後に Assert（確認） で、返ってきた結果が期待どおりかを確かめます。
前のページの「入力」「部品」「答え」が、そのままこの3段に入れ替わったのが分かるでしょうか。expect(result).toBe(900) は「resultは900であるはずだ」と読みます。どんなに複雑なテストでも、この型に当てはめると読みやすくなります。
- 書き方の型：Arrange → Act → Assert
- discount.test.ts
- const price = 1000
- ① Arrange（準備）
- const rate = 0.1
- 材料をそろえる
- const result = calcDiscount(price, rate)
- ② Act（実行）
- 調べたい関数を1回呼ぶ
- expect(result).toBe(900)
- OK
- ③ Assert（確認）
- 結果を期待値と比べる
- どんなユニットテストも、この3段で書ける
すべての部品にテストを付けておく
同じようにして、合計の計算、税の計算、在庫の確認……と、部品ごとにユニットテストを書いておきます。右上の緑の丸は、その部品のテストが全部合格していることを表しています。
ユニットテストは一つあたり数ミリ秒で終わるので、何百個あっても数秒で全部を実行できます。コードを少し変えるたびに全部流しても、ほとんど苦になりません。
- すべての部品にテストを付けておく
- ネットショップのアプリ
- 合計を計算
- 割引を計算
- 税を計算
- calcTotal()
- calcDiscount()
- calcTax()
- 在庫を確認
- 決済する
- 画面に表示
- checkStock()
- pay()
- render()
- 緑の丸＝その部品のテストが全部合格
部品を壊すと、その部品のテストだけが赤くなる
ある日、誰かが割引の計算式をうっかり書き間違えたとします。テストを実行すると、割引を計算する部品のテストだけが赤くなりました。ほかの部品は緑のままです。
これがユニットテストのいちばんうれしいところです。「どこかがおかしい」ではなく「この部品のこのケースがおかしい」と、壊れた場所をピンポイントで教えてくれます。だから、コードを直したり整理したりするのが怖くなくなります。
- 部品を壊すと、その部品のテストだけが赤くなる
- ネットショップのアプリ
- 修理
- 合計を計算
- 割引を計算
- 税を計算
- calcTotal()
- calcDiscount()
- calcTax()
- 在庫を確認
- 決済する
- 画面に表示
- checkStock()
- pay()
- render()
- 壊れた場所が一目で分かる → 直すのも、整理するのも怖くない
部品が外の世界に頼っていると……
実際の部品は、データベースや外部のサービスなど「外の世界」に問い合わせながら動くことがよくあります。たとえば割引の部品が、クーポンコードの割引率をデータベースに聞きに行く場合です。
このままテストすると、データベースへの接続に時間がかかったり、誰かがデータを書き換えたせいで結果が変わったり、ネットワークがないと動かなかったりします。部品そのものは正しいのに、テストが遅く、不安定になってしまうのです。
- 部品が「外の世界」に頼っていると…
- データベース
- 割引を計算
- SAVE10の割引率は？
- 本物のクーポンDB
- calcDiscount(code)
- 10%
- 遅い・中身が変わる・ ネットが必要
- 外につながったままだと、テストが遅く・不安定になる
外の部分はニセモノ（モック）に差し替える
そこでユニットテストでは、外の世界の部分を「ニセモノ」に差し替えます。これをモック（mock）と呼びます。モックは「SAVE10と聞かれたら10%と答える」のように、決まった答えだけを返す簡単な代役です。
こうすると、テストは一瞬で終わり、何度実行しても同じ結果になります。確かめたいのはあくまで「割引の計算が正しいか」なので、データベースが本物かどうかは、この段階では関係ないのです。
- 外の部分はニセモノ（モック）に差し替える
- 荷物
- 割引を計算
- SAVE10の割引率は？
- ニセモノ（モック）
- calcDiscount(code)
- 10%（いつも同じ）
- 「SAVE10なら10%」と 決まった答えを返すだけ
- 部品だけを、速く・毎回同じ結果で確かめられる
でも、部品どうしをつなぐと壊れることがある
ユニットテストには弱点もあります。割引の部品は「割引額（100円）」を返すつもりで作られ、決済の部品は「割引後の支払額（900円）」が渡ってくるつもりで作られていたとします。それぞれのユニットテストは、どちらも合格します。
ところが二つをつなぐと、決済の部品は100円を支払額だと思って処理してしまいます。部品ひとつひとつは正しくても、つなぎ目の「約束」がずれていると壊れるのです。この問題を見つけるのが、次の章で紹介する統合テストです。
- でも、部品どうしをつなぐと壊れることがある
- NG
- 割引を計算
- 決済する
- 「割引額 100円」を返す
- 100円
- 「支払額」が届くと思っている
- どちらも単体テストは合格。なのに、つなぐと金額がおかしくなる
- → 次の章「統合テスト」で、つなぎ目を確かめる
