Minimizar Errores y Bugs en el Desarrollo de Software

Nota 1: Desarrollo Guiado por Pruebas

No existe una metodología específica que garantice la eliminación completa de bugs o errores durante el desarrollo de software, pero sí hay enfoques que ayudan a reducir significativamente la cantidad de errores y mejorar la calidad del software. En esta primer nota hablaré sobre el "Desarrollo Guiado por Pruebas"

¿Qué es el 'Desarrollo Guiado por Pruebas??

El 'Desarrollo Guiado por Pruebas' (TDD o Test-Driven Development) es una metodología de programación en la que las pruebas se escriben antes que el código funcional del programador. Su enfoque principal es garantizar que cada pequeña porción de código fuente esté respaldada por algún tipo de prueba. Preferentemente automatizada, lo que facilita detectar errores tempranos y asegura que el software cumpla con los requisitos esperados.

Pasos en el TDD

1. Escribir una prueba: Antes de escribir una línea de código fuente funcional, el desarrollador crea una prueba automatizada para una nueva funcionalidad o requisito. Esta prueba se basa en los criterios de aceptación del software, y es muy específica sobre lo que se espera que haga el código. Obviamente al principio, la prueba fallará porque el código que verifica aún no existe.

2. Escribir el código mínimo: Una vez que la prueba está escrita y lista, el siguiente paso es desarrollar el código más sencillo posible que permita que la prueba pase. El código no tiene que ser perfecto ni completo, solo llegar al nivel suficiente como para cumplir con el objetivo de la prueba.

3. Refactorización: Después que la prueba ha pasado con éxito, el desarrollador revisa y mejora el código (si es necesario) sin cambiar su funcionalidad. Este paso se conoce como 'refactorización'. El objetivo de la refactorización es mejorar la calidad del código fuente, haciéndolo más legible, eficiente y fácil de mantener, sin afectar el comportamiento funcional.

4. Ciclo Red-Green-Refactor: Todo el proceso del Desarrollo Guiado por Pruebas (TDD) gira alrededor de este proceso, que ayuda a los desarrolladores a escribir código de manera incremental, asegurando que esté bien testeado y sea de alta calidad. El ciclo del TDD tiene tres pasos básicos que se repiten de manera iterativa:

• Rojo: Se debe escribir una prueba que fallará, porque el código que debe cumplirla aún no existe.
• Verde: El programador escrbibe el código mínimo necesario para que la prueba pase.
• Refactorizar: El progrmador debe mejorar el código sin cambiar su comportamiento para que no se altere el resultado de la prueba. Esto permite desarrollar un código optimo maximizando el resultado final

Ventajas del proceso TDD

1. Se escribe código más confiable y libre de errores: Como el TDD se basa en pruebas, se garantiza que el código cumple con los requisitos esperados y que cualquier error será detectado de inmediato cuando la prueba falle. Se reduce la probabilidad de introducir errores nuevos durante el desarrollo, ya que cada cambio importante es verificado por una prueba.

2. Mejora del diseño del software: Escribir pruebas primero obliga a los desarrolladores a pensar detenidamente en los requisitos y el diseño antes de implementar la funcionalidad. Esto conduce a un código más modular y cohesivo. Además, el enfoque que lleva a 'hacer que las pruebas pasen' lleva a soluciones simples y claras.

3. Facilita la refactorización: Dado que el código está siempre respaldado por pruebas, los desarrolladores pueden realizar cambios y refactorizaciones con confianza, ya que cualquier error introducido será detectado de inmediato por las pruebas automatizadas.

4. Documentación viva: Las pruebas automatizadas sirven como una forma de documentación que describe cómo debe comportarse el sistema. Esto es especialmente útil para nuevos miembros del equipo o para comprender rápidamente el propósito del código.

5. Reducción de la deuda técnica: Al escribir código limpio y modular desde el principio, se minimiza la acumulación de 'deuda técnica', es decir, problemas estructurales que podrían generar errores y dificultar el mantenimiento a largo plazo. De todos modos, destaco que en todo equipo de trabajo es importante que el líder estimule las reglas de estilo del grupo, que entre otras cosas, debe contemplar el desarrollo simple y claro para todos los miembros del team.

6. Detección temprana de errores: Como el código se prueba continuamente, los errores se detectan en una etapa temprana del desarrollo, lo que reduce el costo de corregirlos y evita la acumulación de problemas.

Limitaciones del TDD

1. Es mucho más eficaz cuando los testers son programadores: El desarrollo de las reglas que el software debe cumplir se hace mucho más ágil con programadores que se dediquen al testing porque ya conocen de antemano los tipos y metodologías de pruebas que son más eficaces al comprender como funcionará el código implementado una vez desarrollado. Este enfoque es más difícil y requiere una mayor interactividad entre testes manuales o automáticos y el team de programadores cuando los testers no son desarrolladores.

2. Requiere disciplina y tiempo: El TDD puede parecer más lento al principio, ya que implica escribir pruebas antes que el código. Sin embargo, en proyectos a largo plazo, este enfoque ahorra tiempo, al evitar errores y mejorar el diseño del software. No todos los desarrolladores están acostumbrados a escribir pruebas de forma rigurosa, lo que puede generar curvas de aprendizajecon diversas inclinaciones.

3. Cobertura de pruebas no siempre completa: Aunque el TDD incentiva la creación de pruebas para cada función del sistema, es posible que no todas las pruebas cubran completamente casos límite o excepcionales. Se requiere cuidado y experiencia para garantizar que se escriban pruebas adecuadas que cubran todos los escenarios importantes.

3. Menos adecuado para proyectos con requisitos inestables: En proyectos donde los requisitos cambian rápidamente, la ventaja del TDD puede perderse si constantemente se reescriben pruebas y se modifica el código. Sin embargo, incluso en estos casos, tener un conjunto robusto de pruebas puede ser beneficioso.

Imagine que esta desarrollando una calculadora y quiere implementar la funcionalidad de suma.

1. Escribe una prueba para verificar que la función sumar(2, 3) devuelva 5.

#include <stdio.h>

#include <assert.h>

// Declaración de la función sumar

int sumar(int a, int b) {

return a + b;

}

// Función de prueba

void test_suma() {

int resultado = sumar(2, 3);

assert(resultado == 5); // La prueba pasará si resultado es 5

}

La prueba fallará hasta que la función sumar esté completamente desarrollada. Una vez terminada, el software debería pasar la prueba, lo que indicaría que su función cumple con el requisito.

El 'Desarrollo Guiado por Pruebas' o TDD es una metodología poderosa que no solo ayuda a evitar errores, sino que también mejora el diseño del software y su mantenimiento sostenido en el tiempo. Si bien requiere un cambio de mentalidad y disciplina en los equipos de desarrollo, los beneficios a largo plazo en términos de calidad del software y reducción de errores justifican ampliamente su adopción.

¿Cómo funcionaría el TDD con testers manuales?

El 'Desarrollo Guiado por Pruebas' o TDD se basa fundamentalmente en pruebas automatizadas, por lo que su esencia está en la automatización de las pruebas que guían el desarrollo del código. Sin embargo, es posible adaptar ciertos principios del TDD al trabajo con testers manuales, aunque con algunas limitaciones y diferencias clave.

1. Especificación previa de las pruebas: Al igual que en el TDD tradicional, los testers manuales podrían definir casos de prueba específicos antes de que el código sea desarrollado. Estos casos de prueba funcionarían como los criterios de aceptación y serían la base para guiar el desarrollo. El desarrollador implementa la funcionalidad según los criterios definidos por el tester.

2. Pruebas manuales después de cada iteración: En lugar de escribir pruebas automatizadas, los testers manuales ejecutan las pruebas manuales correspondientes a cada nueva funcionalidad desarrollada. Estas pruebas pueden incluir la verificación de la interfaz de usuario, pruebas de integración, o pruebas de funcionamiento general, que varían dependiendo del tipo de aplicación y la funcionalidad desarrollada.

3. Iteración del ciclo: El desarrollador recibe retroalimentación de los testers manuales y realiza ajustes en el código para corregir errores o mejorar la funcionalidad. Una vez que los cambios están hechos, los testers vuelven a ejecutar las pruebas manuales para asegurar que todo funcione según lo esperado.

Limitaciones del uso de testers manuales en TDD

Aunque este enfoque comparte algunos principios del TDD, presenta varias limitaciones en comparación con el TDD tradicional basado en pruebas automatizadas:

1. Velocidad y eficiencia: Las pruebas manuales son considerablemente más lentas que las pruebas automatizadas. En TDD, los ciclos de prueba y desarrollo son rápidos, mientras que en este caso, la espera por la ejecución manual de pruebas ralentiza el proceso.

2. Repetibilidad: Las pruebas manuales no se pueden ejecutar tantas veces como las pruebas automatizadas sin incurrir en pérdida de tiempo. Esto afecta especialmente cuando se realizan cambios en el código y es necesario verificar que no se han roto funcionalidades anteriores (regresión). Las pruebas automatizadas pueden ejecutarse continuamente en diferentes entornos y múltiples veces, algo que con testers manuales se vuelve mucho más costoso y laborioso.

3. Precisión: Las pruebas manuales son más susceptibles a errores humanos. Un tester puede cometer errores al verificar el comportamiento del sistema, lo que puede llevar a resultados inconsistentes.

4. Costos: Requiere más tiempo y recursos humanos. Para mantener el ritmo de desarrollo rápido y constante que busca TDD, se necesitaría un equipo grande de testers manuales, lo que incrementa los costos.

5. Automatización parcial: Algunas pruebas no son prácticas para realizar de forma manual, como las pruebas de carga o de rendimiento. En esos casos, las pruebas automatizadas son cruciales para simular múltiples usuarios o condiciones de alto estrés.

Enfoque Híbrido: Combinación de TDD con pruebas manuales

Aunque el TDD es más efectivo con pruebas automatizadas, en la práctica se puede adoptar un enfoque híbrido. Este enfoque combina pruebas automatizadas para las capas más técnicas y repetitivas del software (como las pruebas unitarias y de integración), mientras que los testers manuales se enfocan en pruebas de alto nivel, como pruebas exploratorias, de usabilidad o de aceptación de usuario. Algunas estrategias híbridas incluyen:

1. Pruebas unitarias automatizadas, pruebas manuales de aceptación: El desarrollador escribe pruebas unitarias automatizadas como en el TDD tradicional para verificar la funcionalidad del código en pequeños componentes. Luego, los testers manuales realizan pruebas más amplias, verificando la interacción del usuario con el sistema o el comportamiento de sistemas más complejos.

2. Pruebas de regresión automatizadas, pruebas exploratorias manuales: Las pruebas de regresión, que verifican que el sistema no se rompa cuando se introducen cambios, se pueden automatizar. Los testers manuales pueden enfocarse en pruebas exploratorias, intentando descubrir errores o comportamientos inesperados en áreas del sistema que no están bien cubiertas por las pruebas automatizadas.

3. Pruebas de interfaz automatizadas, validación manual de usabilidad: La interacción básica en la interfaz de usuario (como flujos de navegación) puede ser automatizada utilizando herramientas como Selenium o Cypress, mientras que los testers manuales pueden verificar si la interfaz es intuitiva y fácil de usar para los usuarios finales.

Beneficios de integrar testers manuales en el proceso de TDD

1. Verificación del comportamiento de alto nivel: Los testers manuales pueden aportar una perspectiva humana y de usuario final al sistema, algo que las pruebas automatizadas no siempre capturan.

2. Detección de errores de usabilidad: Algunos errores no se detectan solo con pruebas automatizadas, especialmente cuando se trata de usabilidad, experiencia del usuario, o incluso errores visuales en la interfaz. Los testers manuales pueden detectar estos problemas fácilmente.

3. Perspectiva creativa: Los testers manuales pueden realizar pruebas exploratorias, probando el sistema de maneras inesperadas o poco convencionales que podrían exponer vulnerabilidades que las pruebas automatizadas podrían pasar por alto.

Conclusión

El 'Desarrollo Guiado por Pruebas' o TDD funciona mejor cuando se basa en pruebas automatizadas debido a su velocidad, repetibilidad y precisión. Sin embargo, es posible adaptar algunos de sus principios para trabajar con testers manuales, aunque con ciertas limitaciones en términos de eficiencia y repetibilidad. Un enfoque híbrido, que combine lo mejor de las pruebas automatizadas y manuales, puede ser una solución práctica, donde las pruebas manuales se usan para aspectos más subjetivos como la usabilidad o pruebas exploratorias, y las pruebas automatizadas se enfocan en verificar que el código base funcione correctamente y no presente regresiones.

por Ricardo Ponce

Programador C, C++, Java, Masm, PureBasic, PowerBasic, FreeBasic, MySQL. Téster.