本文结构：

什么是 TDD
为什么要 TDD
怎么 TDD
FAQ
学习路径
延伸阅读

什么是 TDD

TDD 有广义和狭义之分，常说的是狭义的 TDD，也就是 UTDD（Unit Test Driven Development）。广义的 TDD 是 ATDD（Acceptance Test Driven Development），包括 BDD（Behavior Driven Development）和 Consumer-Driven Contracts Development 等。
本文所说的 TDD 指狭义上的 TDD，也就是「单元测试驱动开发」。

TDD 是敏捷开发中的一项核心实践和技术，也是一种设计方法论。TDD的原理是在开发功能代码之前，先编写单元测试用例代码，测试代码确定需要编写什么产品代码。TDD 是 XP（Extreme Programming）的核心实践。它的主要推动者是 Kent Beck。

TDD 有三层含义：

Test-Driven Development，测试驱动开发。
Task-Driven Development，任务驱动开发，要对问题进行分析并进行任务分解。
Test-Driven Design，测试保护下的设计改善。TDD 并不能直接提高设计能力，它只是给你更多机会和保障去改善设计。

为什么要 TDD

传统编码方式 VS TDD 编码方式

传统编码方式

需求分析，想不清楚细节，管他呢，先开始写
发现需求细节不明确，去跟业务人员确认
确认好几次终于写完所有逻辑
运行起来测试一下，靠，果然不工作，调试
调试好久终于工作了
转测试，QA 测出 bug，debug，打补丁
终于，代码可以工作了
一看代码烂的像坨屎，不敢动，动了还得手工测试，还得让 QA 测试，还得加班...

TDD 编码方式

先分解任务，分离关注点（后面有演示）
列 Example，用实例化需求，澄清需求细节
写测试，只关注需求，程序的输入输出，不关心中间过程
写实现，不考虑别的需求，用最简单的方式满足当前这个小需求即可
重构，用手法消除代码里的坏味道
写完，手动测试一下，基本没什么问题，有问题补个用例，修复
转测试，小问题，补用例，修复
代码整洁且用例齐全，信心满满地提交

TDD 的好处

降低开发者负担
通过明确的流程，让我们一次只关注一个点，思维负担更小。

保护网
TDD 的好处是覆盖完全的单元测试，对产品代码提供了一个保护网，让我们可以轻松地迎接需求变化或改善代码的设计。
所以如果你的项目需求稳定，一次性做完，后续没有任何改动的话，能享受到 TDD 的好处就比较少了。

提前澄清需求
先写测试可以帮助我们去思考需求，并提前澄清需求细节，而不是代码写到一半才发现不明确的需求。

快速反馈
有很多人说 TDD 时，我的代码量增加了，所以开发效率降低了。但是，如果没有单元测试，你就要手工测试，你要花很多时间去准备数据，启动应用，跳转界面等，反馈是很慢的。准确说，快速反馈是单元测试的好处。

怎么 TDD

TDD

TDD 的基本流程是：红，绿，重构。
更详细的流程是：

写一个测试用例
运行测试
写刚好能让测试通过的实现
运行测试
识别坏味道，用手法修改代码
运行测试

你可能会问，我写一个测试用例，它明显会失败，还要运行一下吗？
是的。你可能以为测试只有成功和失败两种情况，然而，失败有无数多种，运行测试才能保证当前的失败是你期望的失败。
一切都是为了让程序符合预期，这样当出现错误的时候，就能很快定位到错误（它一定是刚刚修改的代码引起的，因为一分钟前代码还是符合我的预期的）。
通过这种方式，节省了大量的调试代码的时间。

TDD 的三条规则

除非是为了使一个失败的 unit test 通过，否则不允许编写任何产品代码
在一个单元测试中，只允许编写刚好能够导致失败的内容（编译错误也算失败）
只允许编写刚好能够使一个失败的 unit test 通过的产品代码

如果违反了会怎么样呢？
违反第一条，先编写了产品代码，那这段代码是为了实现什么需求呢？怎么确保它真的实现了呢？
违反第二条，写了多个失败的测试，如果测试长时间不能通过，会增加开发者的压力，另外，测试可能会被重构，这时会增加测试的修改成本。
违反第三条，产品代码实现了超出当前测试的功能，那么这部分代码就没有测试的保护，不知道是否正确，需要手工测试。可能这是不存在的需求，那就凭空增加了代码的复杂性。如果是存在的需求，那后面的测试写出来就会直接通过，破坏了 TDD 的节奏感。

我认为它的本质是：
分离关注点，一次只戴一顶帽子
在我们编程的过程中，有几个关注点：需求，实现，设计。
TDD 给了我们明确的三个步骤，每个步骤关注一个方面。
红：写一个失败的测试，它是对一个小需求的描述，只需要关心输入输出，这个时候根本不用关心如何实现。
绿：专注在用最快的方式实现当前这个小需求，不用关心其他需求，也不要管代码的质量多么惨不忍睹。
重构：既不用思考需求，也没有实现的压力，只需要找出代码中的坏味道，并用一个手法消除它，让代码变成整洁的代码。

注意力控制
人的注意力既可以主动控制，也会被被动吸引。注意力来回切换的话，就会消耗更多精力，思考也会不那么完整。
使用 TDD 开发，我们要主动去控制注意力，写测试的时候，发现一个类没有定义，IDE 提示编译错误，这时候你如果去创建这个类，你的注意力就不在需求上了，已经切换到了实现上，我们应该专注地写完这个测试，思考它是否表达了需求，确定无误后再开始去消除编译错误。

为什么很多人做 TDD 都做不起来？

不会合理拆分任务
TDD 之前要拆分任务，把一个大需求拆成多个小需求。
也可以拆出多个函数来。

不会写测试
什么是有效的单元测试，有很多人写测试，连到底在测什么都不清楚，也可能连断言都没有，通过控制台输出，肉眼对比来验证。
好的单元测试应该符合几条原则：

简单，只测试一个需求
符合 Given-When-Then 格式
- Given-When-Then表达方式可以称之为一个公式一个模板，这种方式旨在指导程序员为“用户故事”编写测试用例变得方便。
- Given 一个上下文，指定测试预设
- When 进行一系列操作，即所要执行的操作
- Then 得到一系列可观察的后果，即需要检测的断言
速度快
包含断言
可以重复执行

不会写刚好的实现
很多人写实现的时候无法专注当前需求，一不小心就把其他需求也实现了，就破坏了节奏感。
实现的时候不会小步快走。

不会重构
不懂什么是 Clean Code，看不出 Smell，没有及时重构，等想要重构时已经难以下手了。
不知道用合适的「手法」消除 Smell。

基础设施
对于特定技术栈，没有把单元测试基础设施搭建好，导致写测试时无法专注在测试用例上。

实例

写一个程序来计算一个文本文件 words.txt 中每个单词出现的频率。
为了保持简单，假设：

words.txt 只包含小写字母和空格
每个单词只包含小写字母
单词之间由一个或多个空格分开

举个例子，假设 words.txt 包含以下内容：

the day is sunny the the
the sunny is is

你的程序应当输出如下，按频率倒序排序：

the 4
is 3
sunny 2
day 1

请先不要往下读，思考一下你会怎么做。
（思考 3 分钟...）

新手拿到这样的需求呢，就会把所有代码写到一个 main() 方法里，伪代码如下：

main() {// 读取文件...// 分隔单词...// 分组...// 倒序排序...// 拼接字符串...// 打印...
}

思路很清晰，但往往一口气写完，最后运行起来，输出却不符合预期，然后就开始打断点调试。

这种代码没有任何的封装。这就是为什么很多人一听到说有些公司限制一个方法不超过 10 行，就立马跳出来说，这不可能，10 行能干什么啊，我们的业务逻辑很复杂...
这样的代码存在什么样的问题呢？

不可测试
不可重用
难以定位问题

好嘛，那我们来 TDD 嘛，你说读文件，输出控制台的测试代码要怎么写？
当然，我们可以通过 Mock 和 Stub 来隔离 IO，但真的有必要吗？

有人问过 Kent Beck 这样一个问题：

你真的什么都会测吗？连 getter 和 setter 也会测试吗？

Kent Beck 说：公司请我来是为了实现业务价值，而不是写测试代码。
所以我只在没有信心的地方写测试代码。

那对我们这个程序而言，读文件和打印到控制台都是调用系统 API，可以很有信心吧。最没有信心的是中间那写要自己写的业务逻辑。
所以我们可以对程序做一些封装，《代码整洁之道》里说，有注释的地方都可以抽取方法，用方法名来代替注释：

main() {String words = read_file('words.txt')String[] wordArray = split(words)Map<String, Integer> frequency = group(wordArray)sort(frequency)String output = format(frequency)print(output)
}

这样是不是就可以单独为 split，group，sort，format 这些方法写单元测试了呢？
当然可以，它们的输入和输出都是很明确的嘛。

等等，你可能会说，不是测试驱动设计吗？你怎么开始做设计了？好问题！

TDD 要不要做提前设计呢？

Kent Beck 不做提前设计，他会选一个最简单的用例，直接开写，用最简单的代码通过测试。逐渐增加测试，让代码变复杂，用重构来驱动出设计。
在这个需求里，最简单的场景是什么呢？
那就是文件内容为空，输出也为空。

当然，对于复杂问题，可能要一边写一边补充新的用例，但对于这种简单的题目，基本可以提前就想清楚用什么用例驱动去什么产品代码。
大概可以想到如下的用例：

"" => ""
"he" => "he 1"，一个单词，驱动出格式化字符串的代码
"he is" => "he 1\r\nis 1"，两个不同单词，驱动出分割单词的代码
"he he is" => "he 2\r\nis 1"，有相同单词，驱动出分组代码
"he is is" => "is 2\r\nhe 1"，驱动出分组后的排序代码
"he is" => "he 1\r\nis 1"，多个空格，完善分割单词的代码

Martin Fowler 的观点是，以前我们写代码要做 Big Front Up Design，在开始写代码前要设计好所有细节。
而我们有了重构这个工具后，做设计的压力小了很多，因为有测试代码保护，我们可以随时重构实现了。但这并不代表我们不需要做提前设计了，提前设计可以让我们可以和他人讨论，可以先迭代几次再开始写代码，在纸上迭代总比改代码要快。
我个人比较认同 Martin Fowler 的做法，先在脑子里（当然，我脑子不够用，所以用纸画）做设计，迭代几次之后再开始写，这样，我还是会用最简单的实现通过测试，但重构时就有了方向，效率更高。

回到这个程序，我发现目前的封装不在一个抽象层次上，更理想的设计是：

分解任务

main() {String words = read_file('words.txt')String output = word_frequency(words)print(output)
}word_frequency(words) {String[] wordArray = split(words)Map<String, Integer> frequency = group(wordArray)sort(frequency)return format(frequency)
}

这时候，又有两种选择，有人喜欢自顶向下，有人喜欢自底向上，我个人更倾向于前者。

现在开始，只要照着红-绿-重构的循环去做就可以。
大部分 TDD 做不好，就是没有前面的任务分解和列 Example 的过程。
想看 TDD 过程的话，可以参考我做的直播。
或者如果需要，我也可以录一个这个题目的视频。

FAQ

为什么一定要先写测试，后补测试行不行？

行，但是要写完实现后，马上写测试，用测试来验证实现。如果你先手工测试，把代码都调试好了，再补单元测试，你就会觉得很鸡肋，还增加了工作量。
不管测试先行还是后行都可以享受到快速反馈，不过如果测试先行，你就可以享受另一个好处，使用意图驱动编程减少返工。因为你的测试代码就是产品代码的客户端（调用者），你可以在测试代码里写成你理想的样子（方法名，参数，返回值等），再去实现产品代码，比起先写实现后写测试，前者返工更少。

刚写了一个测试，还没写实现。明知道运行测试一定会报错，为什么还要去运行？