～BDDフレームワークの活用とテストの設計～

第21回：テスト戦略

～BDDフレームワークの活用とテストの設計～

はじめに

効果的なテスト戦略は、システムの品質を保証する上で重要です。BDDアプローチを用いたテスト設計と実装について解説します。

BDDフレームワークの活用

// BDDテストフレームワーク
pub struct BddFramework {
    test_runner: TestRunner,
    scenario_builder: ScenarioBuilder,
    assertion_manager: AssertionManager,
}

impl BddFramework {
    pub async fn run_scenario(&self, scenario: Scenario) -> TestResult {
        // シナリオの初期化
        self.scenario_builder.initialize(&scenario)?;
        
        // Given段階の実行
        for precondition in scenario.given() {
            self.execute_precondition(precondition).await?;
        }
        
        // When段階の実行
        let result = self.execute_action(scenario.when()).await?;
        
        // Then段階の検証
        for assertion in scenario.then() {
            self.assertion_manager.verify(assertion, &result)?;
        }
        
        Ok(())
    }
}

// シナリオ定義
#[derive(Builder)]
pub struct Scenario {
    description: String,
    given: Vec<Precondition>,
    when: Action,
    then: Vec<Assertion>,
}

impl Scenario {
    pub fn builder() -> ScenarioBuilder {
        ScenarioBuilder::default()
    }
}

// マクロによるテスト定義
#[macro_export]
macro_rules! define_scenario {
    ($name:ident, $description:expr) => {
        #[tokio::test]
        async fn $name() -> TestResult {
            let scenario = Scenario::builder()
                .description($description)
                .given(vec![/* 前提条件 */])
                .when(/* アクション */)
                .then(vec![/* 検証 */])
                .build()?;
                
            BDD_FRAMEWORK.run_scenario(scenario).await
        }
    };
}

テストケースの設計

// テストケースの構造化
pub struct TestCase<T> {
    input: T,
    expected: Expected<T>,
    context: TestContext,
}

impl<T: TestInput> TestCase<T> {
    pub async fn execute(&self) -> TestResult {
        // テストの前準備
        self.context.setup().await?;
        
        // テストの実行
        let result = self.run_test().await?;
        
        // 結果の検証
        self.verify_result(result)?;
        
        // 後処理
        self.context.teardown().await?;
        
        Ok(())
    }
    
    async fn run_test(&self) -> Result<T::Output> {
        let system = self.context.create_system()?;
        system.process(self.input.clone()).await
    }
}

// テストデータジェネレーター
pub struct TestDataGenerator {
    factories: HashMap<TypeId, Box<dyn DataFactory>>,
    customizations: Vec<Box<dyn DataCustomizer>>,
}

impl TestDataGenerator {
    pub fn generate<T: TestData>(&self) -> T {
        let factory = self.get_factory::<T>()?;
        let mut data = factory.create()?;
        
        // カスタマイズの適用
        for customizer in &self.customizations {
            customizer.customize(&mut data)?;
        }
        
        data
    }
}

カバレッジ最適化

// カバレッジトラッカー
pub struct CoverageTracker {
    collectors: Vec<Box<dyn CoverageCollector>>,
    analyzer: CoverageAnalyzer,
    reporter: CoverageReporter,
}

impl CoverageTracker {
    pub fn track_execution<F, R>(&self, test: F) -> Result<R>
    where
        F: FnOnce() -> R,
    {
        // カバレッジ収集の開始
        self.start_collection()?;
        
        // テストの実行
        let result = test();
        
        // カバレッジデータの収集
        let coverage_data = self.collect_coverage()?;
        
        // カバレッジの分析
        let analysis = self.analyzer.analyze(coverage_data)?;
        
        // レポートの生成
        self.reporter.generate_report(analysis)?;
        
        Ok(result)
    }
}

// カバレッジ最適化エンジン
pub struct CoverageOptimizer {
    strategy: Box<dyn OptimizationStrategy>,
    executor: TestExecutor,
}

impl CoverageOptimizer {
    pub async fn optimize_test_suite(&self, suite: TestSuite) -> Result<TestSuite> {
        // 現在のカバレッジの計測
        let initial_coverage = self.measure_coverage(&suite).await?;
        
        // テストケースの最適化
        let optimized = self.strategy.optimize(
            suite,
            initial_coverage,
            &self.executor,
        ).await?;
        
        // 最適化後のカバレッジ確認
        let final_coverage = self.measure_coverage(&optimized).await?;
        
        // 結果の検証
        if final_coverage < initial_coverage {
            return Err(Error::OptimizationFailed);
        }
        
        Ok(optimized)
    }
}

実装例：テストスイートの実装

// テストスイートの実装例
#[derive(BddTest)]
pub struct UserServiceTests {
    service: UserService,
    test_data: TestDataGenerator,
    context: TestContext,
}

impl UserServiceTests {
    #[scenario]
    async fn test_user_registration() -> TestResult {
        // Given
        let user_data = self.test_data.generate::<UserRegistrationData>();
        
        // When
        let result = self.service.register_user(user_data.clone()).await?;
        
        // Then
        assert!(result.is_success());
        assert_eq!(result.user.name, user_data.name);
        assert!(result.user.id > 0);
        
        Ok(())
    }
    
    #[scenario]
    async fn test_user_authentication() -> TestResult {
        // Given
        let credentials = self.test_data.generate::<Credentials>();
        self.service.register_user(credentials.clone()).await?;
        
        // When
        let result = self.service.authenticate(
            &credentials.username,
            &credentials.password,
        ).await?;
        
        // Then
        assert!(result.is_authenticated());
        assert!(result.token.is_some());
        
        Ok(())
    }
}

// 統合テストの例
#[tokio::test]
async fn integration_test_user_workflow() -> TestResult {
    let scenario = Scenario::builder()
        .description("Complete user workflow")
        .given(vec![
            Precondition::DatabaseClean,
            Precondition::ServicesStarted,
        ])
        .when(Action::ExecuteWorkflow(UserWorkflow::new()))
        .then(vec![
            Assertion::UserRegistered,
            Assertion::EmailSent,
            Assertion::ProfileCreated,
        ])
        .build()?;
        
    BDD_FRAMEWORK.run_scenario(scenario).await
}

// カスタムアサーション
pub struct DatabaseAssertion {
    db: Database,
}

impl Assertion for DatabaseAssertion {
    async fn verify(&self, context: &TestContext) -> TestResult {
        // データベースの状態を検証
        let records = self.db.query("SELECT * FROM users").await?;
        
        assert!(!records.is_empty());
        assert_eq!(records[0].status, "active");
        
        Ok(())
    }
}

今回のまとめ

1. BDDアプローチを用いたテスト設計
2. 効率的なテストケース管理
3. カバレッジ最適化の実装
4. 実用的なテストスイート

次回予告

第22回では、パフォーマンス最適化について解説します。プロファイリング手法とボトルネック分析について詳しく見ていきます。

参考資料

• Behavior-Driven Development in Rust
• Test Coverage Optimization
• Test Suite Design Patterns
• Integration Testing Strategies