プログラミング完了後、作成したプログラムやシステムが正常に動くか、テストを行います。
テストには、単体テスト、結合テスト、システムテスト、運用テストなどがあります。
本記事では、その中でも結合テストとは何なのか、単体テストとどう違うのか、結合テストの種類、実施方法とそのポイントについて解説していきます。
1. 結合テストと単体テストの違い
結合テスト・単体テストとは
単体テストとは、プログラムが正しく動作することを確認するためのテストのことです。これは、個々のプログラムやコンポーネントが、その機能を正確に実行し、誤りがないかを確かめる作業です。
結合テストとは、単体テスト（プログラムの誤りがないことを検証するためのテスト）が完了したプログラム同士を組み合わせ、データの流れや連携が正常に動くか（インターフェースが合うか）を検証するテストのことを言います。
インターフェースとは、モノとモノのつなぎ目、境界部分のことです。
また、主な場合そのプログラムやシステムの開発者が結合テストの担当者になります。
結合テストは、他のテスト（単体テスト・システムテスト・運用(受け入れ)テスト）とどのように異なるのでしょうか。
ひと言でまとめると、
結合テストはプログラム同士のデータの受け渡しなど連携に問題が無いかに焦点を当てているのに対し、
単体テストはプログラム単体そのものの検証・確認に注目しています。
他のテストとの違いなども併せて、以下の図をご覧ください。本章ではさらに詳しく結合テストと単体テストの違いについて説明します。
結合テスト・単体テストの目的
結合テストの目的
結合テストには、主に以下の2つの目的があります。
システム全体の動作確認
結合テストでは、個々のコンポーネントやモジュールが連携してシステム全体として正常に動作するかを確認します。
これにより、個々の要素が単体で正常に動作しても、組み合わさった際に予期せぬ問題が生じないかを検証します。
インターフェースの確認
結合テストでは、異なるシステム間やコンポーネント間のインターフェースが正しく機能しているかを確認します。
データの受け渡しや相互作用が正確に行われ、予期しないエラーや互換性の問題がないかを確かめます。
これらにより、システムの品質向上や安定性の確保を図ることができます。
単体テストの目的
一方、単体テストの目的はシンプルです。
個別の動作確認
単体テストは、各プログラムやコンポーネントが独立して検証されるため、それらが他の部分に依存せずに正確に機能できるかどうかを確認します。
これにより、個別の部分で発生する可能性のあるエラーや不具合を見つけ出すことができます。
つまり、各プログラムが個別に正しく動作するかを確保することが単体テストの目的です。
結合テスト・単体テストのメリット
結合テストのメリット
結合テストはメリットがあり、基本的には全てのプロジェクトで実施されることが多いです。 主なメリットをご紹介します。
トラブルの早期発見
結合テストにより、個々の要素が組み合わさった状態での動作を確認するため、システム全体の問題や互換性の欠陥を早期に発見することができます。
これにより、問題の修正や改善を行うことでシステムの品質を向上させることができます。
システムの信頼性向上
結合テストはシステム全体の動作を確認するため、互いに関連する要素やインターフェースの問題を特定することができます。これにより、システムの信頼性を向上させ、ユーザーエクスペリエンスの向上や重要なデータの保護など、システム全体の品質向上につながります。
一方で、結合テストをやみくもに行っていればよいというわけではありません。結合テストを行う際は、以下のような注意点に気を付けてみましょう。
単体テストのメリット
単体テストはプログラムを個別の要素に分解し、その一部を詳細にテストするため 以下の２つのようなメリットがあります。
不具合の早期発見と修正
単体テストは個別のプログラムを詳細にテストするため、バグや不具合を早期に発見し、特定しやすいです。これにより、問題箇所の修正と調整を迅速に行うことができます。
リファクタリングの容易性
単体テストを行うことで、プログラムの内部構造に変更や改善を加える「リファクタリング」がしやすくなります。不具合が見つかってもすぐに修正でき、コード品質を維持しやすくなります。
結合テスト・単体テストの注意点
結合テスト・単体テストとともに問題なく行うには注意点があります。
結合テストの注意点
結合テストを行う際は、以下のような注意点に気を付けてみましょう。
環境の再現性
結合テストでは、実際の運用環境に近い環境でテストを行う必要があります。しかし、運用環境の再現が難しい場合やリソースの制約がある場合には、テスト結果が実際の動作と異なる可能性があります。
環境の再現性に注意し、できる限り実際の運用環境に近い状況でテストを行うようにしましょう。
リソースとスケジュールの管理
結合テストは個々の要素が組み合わさった状態でのテストであり、多くのリソースと時間を必要とします。適切なリソースの確保やスケジュールの管理が必要です。
スケジュールに余裕を持たせ、リソースを適切に配分することで、テストの効果的な実施が可能となります。
単体テストの注意点
ゴールを明確に定めておく
単体テストを効果的に実施するためには、テストのゴールを明確に設定することが重要です。テストケースが少ない場合はテスト品質が低下し、逆にテスト対象を過剰に増やすとリソース不足や非効率性が生じます。
ゴールを設定し、テストの範囲を事前に定めることで、無駄な工数を削減し、テストの効率性を向上させることができます。
必要なツールの確認
単体テストを実施する際には、テスト用モジュール以外にもいくつかのツールが必要になることがあります。 例えば、テスト用データの送受信を担当するドライバやスタブ、テストデータの生成や結果の分析に必要なツールが挙げられます。
これらのツールを事前に確認し、必要に応じて準備しておくことで、テストの円滑な実施を保証しましょう。また、未完成のプログラムに対応するために、テスト用の部品であるドライバ（テスト対象のコードを呼び出す代替部品）やスタブ（テスト対象のコードが呼び出しているコードの代替品）を作成することも検討しましょう。
2. 結合テストと単体テストの種類
ここでは、結合テストと単体テストにはどのような種類があるのか、それぞれご紹介します。
結合テストの種類
結合テストを行う上で、様々な確認方法があります。
ここでは4つご紹介します。
インターフェーステスト
インターフェーステストでは、異なるシステムやコンポーネント間の相互作用やデータの受け渡しなど、インターフェースの正確性や相互運用性を確認します。
例えば、オンラインショッピングサイトの場合、ユーザーが商品を選択しカートに入れた後、支払いシステムとのインターフェースが正しく動作して決済処理が完了するかをテストします。
ブラックボックステスト
システムの内部の詳細な仕組みに関わらず、外部からの入力と出力をテストするために行われます。
システムの内部の仕組みを問題とせず、結果が正しければよしとするため、ブラックボックステストと呼ばれます。 システムの仕様通りの結果を出力するかどうかを確認し、ユーザーの視点からシステムの正しさを検証します。
例えば、メール送信機能の場合、ブラックボックステストではメールの送信ボタンをクリックした時に、正しく宛先にメールが送信されるかや、添付ファイルの扱いが適切に行われるかを確認します。
業務シナリオテスト
業務シナリオテストでは、実際の業務プロセスやユーザーの使用シナリオに基づいて、システムが要求を満たすかどうかをテストします。
例えば、銀行のシステムの場合、業務シナリオテストでは口座開設、振込処理、残高照会などの業務フローが正常に実行されるかを確認します。
負荷テスト
システムが所定の負荷条件下で正しく動作するかを評価するために行われます。 システムの性能や耐久性をテストし、予想される負荷下でのパフォーマンスや安定性を確認します。 負荷テストでは、システムのリソース使用量や応答時間、エラーの発生率などを測定して評価します。
例えば、ウェブサイトの場合、負荷テストでは同時に大量のユーザーがアクセスした場合にも応答時間やサーバーの負荷に影響がないかを確認します。
単体テストの種類
ホワイトボックステスト
ホワイトボックステストは、ソフトウェアの内部構造やコードの詳細を考慮しながら行われます。つまり、プログラムの中身を見て、コードが正しく動いているかを確かめるためのテストです。
開発者が自分の書いたコードをテストするときに使われることが多いテスト方法です。
例えば、開発者があるアプリケーションの特定の関数が期待通りにデータを処理しているかを確認したい時、ホワイトボックステストが使われます。
ブラックボックステスト
単体テストにおいても、結合テストと同様にブラックボックステストを用いる場合があります。繰り返しになりますが、ブラックボックステストとはブラックボックステストは、ソフトウェアの内部の詳細（関数やコードなど）には関心を持たず、外部からの入力と出力をテストする方法です。
結合テストにおけるブラックボックステストでは、システムの内部での相互作用もテスト対象とする一方、単体テストにおけるブラックボックステストは、内部ではなく外部の振る舞いを検証することで個別のコンポーネントが期待通りに動作し、外部からの入力に対して正しい出力を生成することを確認することが目的です。
3. 結合テストと単体テストの実施方法
結合テストの手法には、主にトップダウンテストとボトムアップテスト、ビッグバンテストの3つがあります。
この章では、それぞれ3つのステップでわかりやすく解説します。ぜひ参考にしてみて下さい。
トップダウンテスト
トップダウンテストは、システムの上位から順番にテストを進める手法です。具体的な手順は以下の通りです。
- システムの最上位のモジュールや機能をテストします。
- 必要な場合、下位のモジュールや機能をダミーの代替物で置き換えてテストを進めます。
- 階層構造の最下層までテストを繰り返し、モジュール間の連携やデータの受け渡しが正常に機能しているかを確認します。
ボトムアップテスト
ボトムアップテストは、システムの下位から順番にテストを進める手法です。
具体的な手順として、以下のように行うことができます。
- システムの最下層のモジュールや機能をテストします。 必要な場合、上位のモジュールや機能をダミーの代替物で置き換えてテストを進めます。
- 階層構造の最上層までテストを繰り返し、下位のモジュールが正常に機能しているかを確認します。
- モジュールの結合部分やデータの受け渡しに問題がないかを確認します。
ビッグバンテスト
ビッグバンテストは、すべてのモジュールや機能を組み合わせて一斉にテストする手法です。具体的な手順は以下の通りです。
- 開発されたすべてのモジュールや機能を結合させ、システム全体を一度にテストします。
- システムの各部分の相互作用やデータの流れを確認し、全体的な動作が正常であるかを評価します。
- 問題や不具合が見つかった場合は、個々のモジュールや機能に戻って修正を行い、再度テストを実施します。
単体テストの実施方法
単体テストは、ソフトウェアの個々の部分が正しく動作するかを確認する手法です。以下に、単体テストの実施方法を種類ごとのステップを一つずつ解説します。
ホワイトボックステスト
ホワイトボックステストは、ソフトウェアの内部構造やコードの詳細を考慮しながら行われます。よりテスト対象のコンポーネントを網羅的にテストする手法です。
単体テストが完結するまでの手順は以下の通りです。
- システム内の個別のコンポーネントやモジュールを選び、すべてのコードが網羅されるようにテストします。
- 選んだコンポーネントの内部コードを調査し、期待される結果を定義します。
- テストケースを作成し、コンポーネントに入力を与えて、出力が期待通りか確認します。
- テスト結果を記録し、問題や不具合があれば修正を行います。
- 全てのコンポーネントが個別にテストされた後、結合テストに進みます。
3-2-2 ブラックボックステスト
ブラックボックステストは、ソフトウェアの内部の詳細を見ずに、外部からの入力と出力をテストする方法です。手順はホワイトボックステストと似ていますがよりテスト対象であるコンポーネントの振る舞いに焦点を当てたい時に利用します。
- 各コンポーネントやモジュールに対して、外部からの入力データと期待される出力結果を定義します。
- テストケースを作成し、定義した入力データをコンポーネントに与えて、出力が期待通りか確認します。
- テスト結果を記録し、問題や不具合があれば修正を行います。
- 全てのコンポーネントが個別にテストされた後、結合テストに進みます。
4. 結合テスト・単体テスト実施時のポイント
結合テスト実施時のポイント
スケジュールに余裕を持たせる
結合テストには予期しない問題が発生する可能性もあります。 スケジュールに余裕を持たせることで、問題の発見や予期しないエラーやトラブルがあった際にも解決に十分な時間を確保できます。
例えば、システムの開発が予定より遅れ、結合テストの期間が短くなった場合、十分なテストを実行することが困難になります。 スケジュールに余裕を持たせることで、最終的なプロジェクトやサービスの品質や信頼性を向上させることができます。
環境を整備する
結合テストには複数のシステムやコンポーネントが組み合わさるため、適切なテスト環境を整備する必要があります。 出来る限りシステムを使用する本番に近い環境で、システム間の相互作用やデータの受け渡しが正常に行われるかを確認することが理想です。
例えば、オンラインショッピングサイトの結合テストでは、実際の商品データや顧客情報を含むリアルな環境を用意する必要があります。
本番に近い環境を想定してテストすることにより、システムが実際の運用環境で正しく動作するかを確認できたり、どんなトラブルが起こりうるかを想定できたりします。
データの取り扱いに気を付ける
結合テストでは、複数のシステムやコンポーネントがデータをやり取りします。 データの正確性やセキュリティを確保するために、適切なデータ取り扱いの手順を確立する必要があります。
良くある間違いとして、データの編集があります。 単体テストでは、直接データベースを編集してテストデータする場合がありますが、同じように結合テストでデータベースを直接編集してはいけません。
結合テストでは、システムやコンポーネントが相互にデータを受け渡すプロセスをテストするため、データの整合性や一貫性を保つための正しい手順が必要です。 データベースを直接編集すると、他のシステムやコンポーネントが期待するデータ形式や状態を崩す可能性があります。 代わりに、結合テストではプログラムやインターフェースを介してデータの作成や変更を行うべきです。
例えば、テストデータ作成用のスクリプトを使用するか、システムの機能を利用してデータを作成する方法があります。 これにより、システムが実際の運用環境で正常に動作するかを正確にテストできます。
単体テスト実施ポイント
テストケースの網羅性
単体テストを行う際には、テストケースの網羅性が重要になります。単体テストのケースの網羅性が低い場合、その後行う結合テストを含むすべてのシステムテストに悪影響が出る上に、原因究明が難しくなります。
これを防ぐために、以下の4つのポイントを意識すると良いでしょう。
- 単体テストに搭載されているすべての機能をテストするケースを用意する。
- 異常事態を含め、可能な限り多くの異なるシナリオを考えてケースを用意する。
- テストケースを実行し、各機能が正しく動作し、期待通りの結果が得られることを確認する。
- 期待した結果と異なる結果の場合、迅速に原因を明らかにする。
テストケースの網羅性を確保することで、ソフトウェアの品質を向上させ、潜在的なバグや問題を早期に発見できます。
テスト結果の記録を忘れない
ついついテスト結果に問題がない場合が続くと記録忘れが発生しがちですが、単体テストを実施する際、テスト結果の記録は欠かせません。
テストケースごとに実行結果を記録することで、どの機能がテスト済みでどの機能が未テストかを追跡できます。バグや問題が発見された場合、それらの詳細な情報（発生日時、問題の説明、再現手順など）をスムーズに開発チームに伝えることができ、解決までの時間が短縮されます。
また、別のテストケースを行う際に行き詰っても、過去のテスト結果記録を参照することで、解決策へのヒントを見つけることができます。
テスト結果の記録を怠らないことは、単体テストの効果的な実施と、ソフトウェアの安定性と品質の確保につながります。
5. まとめ
いかがでしたでしょうか。
他のテストとの違い、実施方法について理解が深まったと感じていただけたら幸いです。
最後に、以下に本記事の内容をまとめました。
結合テストとは、プログラム同士を組み合わせ、データの流れや連携が正常に動くかを検証するテストのことを言います。
結合テストの実施方法としては、以下の3つがあります。
- トップダウンテスト
- ボトムアップテスト
- ビッグバンテスト
単体テストの実施方法としては、以下の2つが挙げられます。
- ホワイトボックステスト
- ブラックボックステスト
また、結合テストを実施する際は以下のポイントに気を付けましょう。
- スケジュールに余裕を持たせる
- 環境を整備する
- データの取り扱いに気を付ける
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