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'단위테스트'에 해당되는 글 2

  1. 2008.03.12 단위테스트 3회 - 커버러지 분석과 단위 성능 테스트 (3)
  2. 2007.11.23 단위 테스트 1회 (JUnit) (1)
 

테스트 코드 커버러지와 단위 부하 테스트

(Test Code Coverage & Unit performance test)

 

자바스터디 조대협 (http://bcho.tistory.com)

현재 BEA Systems Korea에서 Senior 컨설턴트로 엔터프라이즈 애플리케이션 개발과 미들웨어 SOA에 대해 컨설팅을 진행하고 있다.

온라인 자바 사이트 http://www.javastudy.co.kr 의 초기 시샵이며, 한국 자바 개발자 협의회 JCO의 초대 부회장을 맏았다.

 

이번 글에서는 테스트가 애플리케이션을 어느정도 테스트했는지를 측정하는 코드 커버러지와, Japex 테스트 프레임웍을 이용한 부하 테스트 방법에 대해서 알아보도록 한다.

1.코드 커버러지 (Code Coverage)

* 테스트 커버러지란?
우리가 단위 테스트나 통합 테스트와 같은 일련의 테스트 작업을 수행하였을때, 이 테스트가 전체 테스트를 해야 하는 부분중에서 얼마만큼을 테스트 했는지를 판단해야 한다.
예를 들어, 20가지의 기능을 가지고 있는 애플리케이션이 있을때, 몇가지 기능에 대해서 테스트를 했는가와 같이, 수행한 테스트가 테스트의 대상을 얼마나 커버했는지를 나타내는 것이 테스트 커버러지이다. 이 커버러지율을 기준으로 애플리케이션이 릴리즈가 가능한 수준으로 검증이 되었는가를 판단하게 된다.

위에서 예를 든것과 같이 기능에 대한 테스트 완료여부를 커버러지의 척도로 삼을 수 도 있다.
좀더 작은 범위의 테스트인 단위 테스트의 경우는 개개의 클래스나 논리적인 단위의 컴포넌트 각각을 테스트하기 때문에, 테스트에 대한 커버 범위를 각각의 클래스 또는 소스 코드의 각 라인을 척도로 삼을 수 있는데, 테스트가 전체 소스코드중에서 얼마나를 커버했는지를 나타내는것이 "코드 커버러지(Code Coverage)" 이다.

* 코드 커버러지 툴의 원리
코드 커버러지 툴의 주요 기능은 실행중에 해당 코드라인이 수행이 되었는가? 아닌가를 검증하는것이다. 이를 위해서 커버러지 툴은 클래스의 각 실행 라인에 커버러지 툴로 로깅을 하는 로직을 추가 하는 것이 기본 원리이다.

예를 들어 아래와 같이 간단한 HelloWorld라는 소스가 있을 때, 소스 커버러지 툴을 거치게 되면 <그림 2> 와 같은 형태의 소스 코드를 생성해내게 된다.

public class HelloWorld(){
  public void HelloBcho(){

  System.out.println(Hello Bcho);

}

public void HelloHyunju(){

System.out.println(Hello Hyunju);

}

}

< 그림 1. 원본 소스 코드 >

 

public class HelloWorld(){
  public void HelloBcho(){

    CoverageTools.log(클래스 및 라인 관련 정보1);

  System.out.println(Hello Bcho);

CoverageTools.log(클래스 및 라인 관련 정보2);

}

public void HelloHyunju(){

CoverageTools.log(클래스 및 라인 관련 정보3);

System.out.println(Hello Hyunju);

CoverageTools.log(클래스 및 라인 관련 정보4);

}

}

< 그림 2. 코드 커버러지 로그 수집이 추가된 코드>

 

그림 2와 같이 변형된 코드가 수행되게 되면 코드 수행에 따른 로그가 생성되게 되고, 이를 분석하여 코드중에 어느 부분이 수행되였는지를 보여주는 것이 코드 커버러지 툴의 기능이다.

이렇게 기존의 클래스에 커버러지 분석을 위한 분석 코드를 추가 하는 작업을 instrument 라고 하고 크게 정적 기법과 동적 기법 두가지를 지원한다.

정적 기법은 애플리케이션이 수행되기 이전에 소스코드나 컴파일이 완료되어 있는 클래스 파일을 instrument하여 instrumented class들을 만든후 그것을 수행하는 방식이고, 원본 class를 가지고 애플리케이션을 수행하여 런타임시에 클래스가 로딩되는 순간에 클래스에 Instrumentation을 하는 것이 동적 방식이다.

 동적 방식은 AOP (Aspect Oriented Programming)이나, APM (Application Performance Monitoring)에서 많이 사용하는 방법이다. 그러나 이 방식의 경우 런타임에서 code instrumentation을 하는 부하가 발생하기 때문에, instrumentation양이 AOP APM에 비해서 압도적으로 많은 Code Coverage툴의 경우에는 정적인 instrumentation 방식이 좀더 유리 하다. 단 정적 방식의 경우 컴파일후에도 instrumentation을 한번 거쳐야 하고, coverage를 분석하기 위한 애플리케이션 묶음(JAR,WAR)과 운영을 위한 애플리케이션 묶음이 다르기 때문에 용도에 따라서 매번 다시 배포(DEPLOY)해야 하는 번거로움이 있다.

 툴에 따라서 instrumentation 방식이 다르기 때문에 애플리케이션의 성격과 규모에 따라서 적절한 instrumentation을 사용하는 툴을 사용하기 바란다.

 

* Cobertura를 이용한 커버러지 분석

많이 사용하는 코드 커버러지 분석 도구로는 상용으로 www.atlassian.com Clover, http://www.instantiations.com/ Code Pro Analytix 등이 있다.

대표적인 오픈소스로는 EMMA Cobertura가 있다. EMMA의 경우 동적,정적 Instrumentation을 모두 지원하며, Eclipse 플러그인도 지원한다.

Cobertura의 경우 정적 Instrumentation만 지원하지만 사용 방법이 매우 쉽기 때문에, 여기서는 Cobertura를 이용한 Code Coverage분석 방법을 설명한다.

Cobertura를 이용하기 위해서는 http://cobertura.sourceforge.net 에서 다운 받아서 설치한다.

<!-- 1)클래스 패스 정의 -->

<path id="cobertura.class.path">

  <pathelement location="${cobertura.home}/cobertura.jar"/>

  <fileset dir="${cobertura.home}/lib" includes="*.jar" />

</path>

 

<!-- 2) 태스크 정의 -->

<taskdef resource="tasks.properties" classpathref="cobertura.class.path" />

 

<!-- 3) 빌드 -->

<target name="build">

<!-- 컴파일후에, EAR 파일로 패키징을 한다. -->

<javac debug=true >

</target>

 

<!-- 4) Code Instrumentation -->

<target name="instrument_cobertura" dependes="build">

 <cobertura-instrument todir="${workspace.dir}"

  datafile="${workspace.dir}/cobertura.ser" >

   <includeClasses regex="bcho.*" />

   <instrumentationClasspath>

      <pathelement location="${ear.file}/>

   </instrumentationClasspath>

  </cobertura-instrument>

</target>

 

<!-- 5)Code Coverage Report generation -->

<target name="report_cobertura" >

   <cobertura-report format="html" desdir="리포트 HTML이 저장될 디렉토리"

      datafile="${workspace.dir}/cobertura.ser">

      <fileset dir="원본 소스 코드가 있는 디렉토리 >

           <include name="**/*.java" />

   </cobertura-report>

</target>

< 그림 3 . Cobertura 사용을 위한 ANT TASK >

 

1) Cobertura를 인스톨한 디렉리를 ${cobertura.home} Property로 정의하고, 클래스 패스를 지정한다.

2) Cobertura에 대한 ANT TASK를 이용하기 위해서 <taskdef>를 이용하여 cobertura classpath에 정의된 TASK를 정의한다.

3) 다음으로 애플리케이션을 빌드하고, JAR WAR,EAR등으로 패키징한다. (Instrument code를 넣기 위해서 패키징은 필수 사항은 아니다. ) 이때 커버러지 분석에서 결과가 제대로 표시되게 하기 위해서 <javac> 컴파일 옵션에 debug=true를 추가한다.

4) 컴파일과 패키징이 완료된 자바 애플리케이션에 대한 Instrumentation을 수행하기 위해서 <cobertura-instrument> 테스크를 사용한다.

 todirInstrument된 애플리케이션 (EAR Instrument할 경우, Instrument EAR파일이 이 경로에 저장된다.) 저장될 디렉토리이며, datafile은 커버러지를 분석한 결과 데이터를 저장할 파일명이다.

 다음으로 커버러지를 분석할 클래스명을 지정하는데, <includeClasses> 라는 엘리먼트를 이용하여, regular expression을 사용하여 클래스의 범위를 지정한다. 예제에서는 bcho.*로 시작하는 패키지의 클래스만 Instrument를 하도록 지정하였다.

 그리고 마지막에 Instrument를 할 class 파일들의 위치를 지정하는데, <instrumentationClasssPath> class들이 저장된 경로를 지정하거나 또는 EAR등으로 패키징된 파일 경로를 지정한다.

 예제에서는 EAR파일을 Instrument하는것으로 지정하였다.

여기까지 진행한후 ant instrument_cobertura를 수행하면, ${workspace.dir} instrumented ear 파일이 생성된다.

 

Instrumented 된 애플리케이션을 서버에 배포하거나 단독 수행 애플리케이션일 경우 실행을 한다. 이때 JUnit을 이용한 테스트를 수행해도 되고, 손으로 직접 기능을 수행해봐도 된다. Instrumented 된 애플리케이션은 모든 수행 결과에 대한 로그를 저장하기 때문에 특정 테스팅 프레임웍을 사용하지 않아도 된다.

이때 수행되는 애플리케이션에 Cobertura에 대한 Coverage 로그를 저장할 디렉토리를 지정해야 하는데, JAVA에서 -D옵션을 이용하여

 -Dnet.sourceforge.cobertura.datafile=위의 ANT 스크립트에서 지정한 *.ser 파일의 절대 경로

를 지정해야 *.ser파일에 제대로 커버러지 분석 결과가 저장된다.

 

필자의 경우에는 JUnit + Cactus를 이용하여 EJB 2.1 WebLogic에서 수행하였다.

애플리케이션의 실행 또는 테스트가 끝난후 애플리케이션을 종료하면 (WAS의 경우 WAS를 종료해야 한다.) 종료시에 커버러지 데이터를 *.ser 파일에 기록하게 된다. (런타임시에는 *.ser파일에 결과가 기록되지 않는다.)

 

*.ser파일에 기록된 커버러지 분석 값은 바이너리 형태로 사용자가 볼 수 없기 때문에 이를 리포트로 생성한다.

<그림 3>에서 "report_cobertura 라는 타겟을 정의하였는데,

<cobertura-report> 엘리먼트에서 HTML 리포트가 저장될 디렉토리를 destdir로 지정하고, *.ser의 위치를 datafile attribute로 지정한다.

 그리고, 원본 소스 코드가 있는 디렉토리를 <fileset>으로 지정해주면 destdir HTML형식으로 커버러지 분석 리포트가 생성된다.

사용자 삽입 이미지

<그림 4. 테스트 커버러지 클래스 레벨 리포트 >

그림 4에서 보는것과 같이 전체 코드에 대해서 테스트가 전체 코드중 몇 %를 수행했는지를 나타내 준다. 결과에서 주의할점은 HelloEJBBean의 경우 86%의 커버러지가 나오지만 나머지 클래스들은 N/A 또는 0%가 나온다.

 이는 EJB 2.1로 코딩한 EJB의 경우 사용자는 HelloEJBBean만 코딩을 하지만 나머지 클래스들은 빌드과정에서 WAS가 자동으로 생성해주는데, 자동으로 생성된 클래스(Home, Interface,Stub )에 대한 위치 정보가 없기 때문에, N/A또는 0으로 그 결과가 표시되는 것이다. 이런 경우에는 <cobertura-instrument> 엘리먼트에서 <includeClasses>와 같은 엘리먼트로 <excludedClasses>라는 엘리먼트를 이용하여 특정 클래스들을 Instrumentation에서 제거할 수 있다.

 이런 경우에는 <excludedClasses regex=*Home /> 등을 정의해서 자동 생성되는 클래스들을 제거하거나 또는 반대로, <included Classes=bcho.*\.*Bean/> 으로 해서 bcho.* 패키지에서 Bean으로 지정되는 부분에 대해서만 Instrumentation을 수행할 수 있다.

 

사용자 삽입 이미지

<그림 5. 테스트 커버러리 코드 레벨 리포트 >

 

연두색으로 표시되는 부분, (27,35,41,42,43,47 라인)은 수행된 라인이고 그 옆에 숫자는 수행된 횟수를 나타낸다.

분석 결과를 보면 sayHello 메서드에서 isMale이 항상 true 14번 수행이 되었고 false인 경우에 대한 코드는 수행 되지 않았음을 확인할 수 있다.

 

여기 까지 간단하게 Cobertura를 이용한 코드 커버러지 분석 방법에 대해서 알아보았다.

 

* 코드 커버러지의 척도

코드 커버러지 분석에서 가장 어렵고 논란의 여지가 많은 부분은 목표 커버러지율이다. 혹자들은 테스트가 80% 이상의 코드 커버러지를 가져야 한다고 주장하는데, 일반적인 Value Object 그 많은 Util 클래스등등을 감안할 때, 80%는 상당히 높은 수준이다. 필자의 경우에는 60%도 쉽지 않는 수준이라도 보는데, 이 척도에 대한 기술적인 지표가 필요할 경우 CMM(Capability Maturity Model)등을 참고하기 바란다.

 개인적인 생각으로는 Coverage rate를 올리는 것 보다 중요도가 높은 모듈의 Coverage rate만을 관리하는 것이 효율적이라고 생각한다.

 전체 클래스가 1000개가 있을 때, 이 클래스들을 논리적인 컴포넌트로 묶은 후 (UML Conceptual Mode, Logical Model, Implementation Model Logical Model 단위로) 이 소프트웨어 컴포넌트에 대한 위험도와 복잡도를 지정하여 이를 Ranking하여 상위 순서에서 기준에 따라서 중요 컴포넌트만 Test Coverage를 관리하도록 하는 것을 권장한다.

 커버러지 분석에 대한 수치는 고객이나 메니져 입장에서 전체 시스템중 80%가 테스트 되었습니다.와 같은 의미로 받아 들여지기 때문에, 30%,60% 와 같은 기준은 받아들여지기가 어렵다. 몇 달은 테스트를 했는데, 60% rate로 매우 중요한 시스템을 오픈한다면 당신이라면 accept하겠는가?

 그렇지만 실제 애플리케이션의 전체 코드를 테스트 하는 것은 어렵고 대부분 중요 문제는 상위 10~30%의 모듈에서 발생한다. 만약 100%의 테스트 커버러지가 가능하다면 IBM이나 MS와 같은 첨단 거대 기업에서 만든 소프트웨어들에서 버그가 존재하고, 우주로 쏘아 올리는 로켓에서 문제가 생기겠는가?

 그래서 테스트 코드 커버러지를 도입하기 전에 무엇보다 중요한 것은 어떤 툴이나 커버러지 분석을 자동화하는 것이 아니라, 코드 커버러지를 적용할 소프트웨어 컴포넌트의 범위와 목표 커버러지율을 정의하고 이에 대해서 이해 당사자 (Stakeholder-고객,메니져 등)로부터 동의를 얻어내는 것이 선행되어야 한다.

 그후에 테스트 코드 커버러지 검사를 통해서 특히 단위 테스트의 정확도를 높이는 방향으로 애플리케이션의 완성도를 높이는 방향으로 개발을 진행하도록 한다.

 

2.부하 테스트 (Stress Test)

마지막으로 살펴볼 부분은 단위테스트에 대한 부하테스트에 대해서 살펴보고자 한다.

 

* 부하 테스트

부하테스트는 대상 애플리케이션에 동시에 대용량의 요청을 넣어서, 애플리케이션의 가용 용량, 속도와 같은 성능적인 척도를 측정하고, 대용량 요청시에도 애플리케이션이 문제가 없이 작동하는지를 확인하는 과정이다. (1회의 테스트 과정에서 설명하였다.)

보통 Load Runner Apache JMeter,MS WebStress등을 이용하여 애플리케이션의 기능에 대해서 부하 테스트를 수행하지만, 여기서 설명하고자 하는 부하테스트는 소프트웨어 컴포넌트에 대한 부하 테스트 이다.  필자의 경우 이를 국지적 부하테스트 라고 정의 하는데, 단위 테스트에 대해서 부하를 넣어서 테스트를 진행하는 방법이다.

 부하 상태에서 소프트웨어 컴포넌트에서 발생할 수 있는 문제는 크게 응답 시간 저하와, synchronized 또는 IO에 의한 lock 경합 현상,deadlock 그리고 메모리 사용량에 대한 이슈가 가장 크다. 이런 문제는 대규모의 전체 애플리케이션 부하테스트가 아니더라도 국지적인 단위 테스트에 대해서 부하를 줄 경우에도 어느정도 검출이 가능하다.

 

이런 단위테스트에 대한 부하 테스트로는 성능 테스트 프레임웍으로 JUnitPerf등이 있지만 여기서는 Japex라는 테스팅 프레임웍을 설명하도록 한다. (http://japex.dev.java.net )

Japex의 경우 별도의 코딩을 할 필요가 없이 기존의 JUnit에 설정을 추가하는 것만으로 JUnit에 대해서 부하 테스트가 가능하다.

 

* Japex를 이용한 부하 테스트

Japex를 사용하기 위해서는 http://japex.dev.java.net에서 Japex 라이브러리를 다운 받은후

java com.sun.japex.Japex config파일

로 수행하면 된다.

또는 같은 방식으로 ANT task에서 정의할 수 있다.

<pathelement id="class.path">

  <pathelement location="컴파일된 애플리케이션 클래스패스"/>

  <fileset dir="${JAPEX_HOME}/lib" includes="*.jar"/>

  <fileset dir="${JAPEX_HOME}/jsdl" includes="*.jar"/>

  <fileset dir="컴파일된 애플리케이션 클래스패스"/>

</pathelement>

 

<target name="run_japex">

 <java dir=." fork="true" classname="com.sun.japex.Japex" >

   <classpath refid="class.path" />

   <arg line="${Japex config 파일}" />

 </java>

</target>

< 그림 6. Japex ANT 스크립트 >

 

다음으로 japex config 파일을 지정해야 하는데 다음과 같이 지정한다.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<testSuite name="ParsingPerf" xmlns="http://www.sun.com/japex/testSuite" >

 <param name="japex.classPath" value="애플리케이션이 빌드된 디렉토리 (클래스 경로)" />

 <param name="japex.classPath" value="Japex home/jsdl/*.jar" />

 <param name="japex.resultUnit" value="ms" />

 <param name="japex.wrampupTime" value="0" />

 <param name="japex.runtime" value="00:03" />

 <param name="japex.numberOfThreads" value="20" />

 

 <driver name="JUnitDriver">

   <param name="japex.driverClass" value="com.sun.japex.jdsl.junit.JUnitDriver"/>

 </driver>

 

 <testCase name="testHello">

  <param name="testName" value="bcho.test.junit.HelloWorldTestCaseWrapper" />

 </testCase>

</testSuite>

 

<그림 7. Japex config 파일 ${Japex config 파일} >

 

중요한 parameter로는

l        japex.resultUnit 은 성능 결과치에 대한 단위 (, 밀리세컨드 등)

l        japex.wrampumTime은 성능 테스트시 본 테스트전에 시스템을 워밍업 하는 시간 (캐쉬 초기화등등).

l        japex.runtime은 실제 테스트를 수행하는 시간

l        japex.numberOfThreads는 동시에 부하를 주는 클라이언트 수이다.

그리고 JUnit Japex로 호출하기 위해서 driver JUnit 드라이버를 지정하여 로딩하고 <testCase> 엘리먼트에 testName으로 JUnit 테스트 슈트를 지정하여 해당 슈트가 Japex의 설정에 따라 부하테스트가 되도록 한다.

테스트가 끝나면 테스트 결과를 다음과 같이 여러 형태의 그래프로 표현할 수 있다.

사용자 삽입 이미지사용자 삽입 이미지

< 그림 8. Japex로 생성한 성능 테스트 그래프 >

 

매우 간단하게 Japex를 이용한 단위 부하테스트를 소개했지만, Japex JUnit 뿐만 아니라 driver를 추가함으로써 여러 형태의 부하테스트를 지원할 수 있고, 상당히 여러 종류의 그래프를 출력할 수 있으며 개발자에게 별도의 개발이 없이 기존의 JUnit을 재활용하여 부하테스트를 가능하게 해주기 때문에, 상당히 유용한 테스팅 프레임웍이다.

 

3. 맺음말

지금까지 3회에 걸쳐서 자바 단위 테스트의 기본이 되는 JUnit, J2EE에서 유용한 DBUnit Cactus와 같은 확장된 프레임웍, 테스트 검증을 위한 커버러지 분석툴 그리고 단위 부하테스트까지 간단하게 살펴보았다.

사실 테스트에 대한 범위는 매우 넓고 광범위 하다. 우리가 살펴본 내용은 이제 막 걸음마를 뗀 수준에 불과 하지만, 단위 테스트가 무엇이고 어떻게 진행해야 할것인가에 대한 방향성을 제시하기 위한 내용이다.

 반드시 기억해야 하는 내용은

 테스트는 도입해야 한다.

 어떤 테스트 툴을 도입 하는가 보다는 어떻게 테스트를 할것인가?

가 가장 중요하다.

 

본인은 구글 클라우드의 직원이며, 이 블로그에 있는 모든 글은 회사와 관계 없는 개인의 의견임을 알립니다.

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  1. 조대협 2008.03.12 09:44  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    마소에 1월부터 3월까지 연재한 단위테스트 강좌...
    엔터프라이즈 단위 테스트에 필요한 프레임웍을 대충 설명하는 정도로 끝났다..
    Spring등의 오픈 소스를 이용한 테스트 방법, 테스트를 만드는 법, Granuality를 결정하는 규칙.. 그리고 좀더 쉽고 디테일한 설명들이 다 빠져버려서.. 매우매우 아쉬움이 남는 내용이다.. 나중에 시간이 있을때 좀더 정리해볼 수 있을까?
    그간 열심히 강좌 읽어주시는 분들이 많은데... 이번 원고는 기대에 부응을 못한것 같아서 다소 미안하네..

  2. 피도리 2008.04.02 18:19  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    좋은 글 잘 보겠습니다~
    즐거운 하루 되세요.

  3. 오병택 2009.10.19 22:40  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    단위테스트 1~3회까지 좋은 자료 감사합니다.

단위 테스트 1회 (JUnit)

ALM/Test Automation | 2007.11.23 11:11 | Posted by 조대협

단위 테스트 (Unit Test)

 

2007-08-27

자바스터디 조대협(bcho.tistory.com)

 

현재 BEA Systems Korea Senior Consultant로 근무하고 있다.

SOA/SCA,EP,EAI등에 대한 기업 솔루션에 대한 아키텍쳐 컨설팅을 주로 하고 있으며, WAS 기반의 아키텍쳐 튜닝, 장애 대응에 대한 많은 경험을 가지고 있다.

 

1. 단위 테스트의 기초

2. 확장된 단위 테스트 도구

3. Test Coverage 분석

 

오래간만에 실제 프로젝트에 코더로써 참가하였다.

엔지니어 시절부터 장애나 버그, 성능에 대한 문제를 어떻게 방지할 수 있을까에 대해서 고민하고, 문제의 추적이나 장애 대처 방안, 회피 아키텍쳐들을 고민해왔지만, 애플리케이션상에서 발생하는 문제는 발견은 할 수 있지만, 발견에 드는 비용이 크고 무엇보다 문제를 미리 예방하는 것보다는 어떤 방식이라도 비효율적일 수 밖에 없다.

 

이런 고민을 하던중 자바기반의 프로젝트 관리에서 IDE이용한 개발과, 소스 버전관리 자동 빌드, 테스트와 이슈 트랙킹등의 자동화된 프로젝트 관리론에 대해 관심을 돌리게 되었고, 간단하게나마 Unit 테스트에 대해서 정리해보고자 한다.

 

1. 테스트

소프트웨어 개발에서 테스트란, ‘요구사항에 의해 개발된 산출물이 요구사항과 부합하는지 여부를 검증하기 위한 작업’이다. 소프트웨어 컴포넌트가 기능적으로 잘 작동하는지 뿐만 아니라 넓은 의미에서 고객의 요구사항이 제대로 이해되어 반영이 되었는지 등의 모든 검증 작업을 테스트로 생각할 수 있다.

많은 소프트웨어 개발자나 엔지니어들이 “테스트”의 필요성과 중요성에 대해서 인정한다. 그러나 이 “테스트”에 시간을 투자하기 보다는 비즈니스 로직에 시간을 투자하는 것 구현체에 시간을 투자하는 것을 더 중요한 일로 생각한다. (실제 프로젝트 종료 시간이 임박해 오니까는) 또는 “테스트”를 소프트웨어 개발이 완료된 후에 하는 것으로 생각한다.

테스트되지 않고 마감일에 맞추어진 시스템은 버그에 의해서 그보다 더 많은 시간을 버그 수정에 쏟아 붓게 되고 그러다 보면 코드는 어느새 스파게티 처럼 엉켜 버릴것이다.

 

전통적인 소프트웨어 개발 프로세스를 보면 아래 그림과 같이 요구사항의 분석,설계,구현,테스트의 과정을 거치게 된다. 각 과정별로 검증을 할 수 있는 테스트 방법과 도구가 존재하고 이를 통해서 문제를 단계별로 미리 해결함으로써 나중에 문제 해결과 발생에 소요되는 시간과 비용을 혁신적으로 줄일 수 있다.

사용자 삽입 이미지

< 그림 1. 전통적인 소프트웨어 개발 프로세스 >

 

(1)  요구 사항 분석 단계의 검증

요구 사항 분석 단계의 검증은 고객의 요구 사항을 분석가가 제대로 이해하였는지 검증에서 시작한다. 소프트웨어 개발 프로젝트의 대부분의 실패 원인은 잘못된 요구 사항 분석이 많은 비중을 차지한다.

 

이 과정에서 필요한 것이 바로 소프트웨어 명세서이다.

이 명세서에는 기능적인 요구 사항과, 비기능적 요구 사항(성능,장애에 대한 대처 방법)등이 기술되어야 하며, 우선적으로 반영되어야할 내용에 대한 우선순위가 설정되어야 한다.

이 명세서를 고객에게 CONFIRM받는 것으로써, 요구사항이 적절히 수집되었는지 여부를 확인할 수 있다.

그러나, 명세서를 아무리 잘 작성한다고 해도, 실제 돌아가는 애플리케이션이 아니기 때문에 의사소통에 있어서 문제가 발생할 수 있다.

고객은 “A”라고 이야기 했지만, 분석가는 “a”로 이해한 경우라고나 할까?

이를 좀더 명확하게 하기 위해서 우리는 몇가지 도구를 이용할 수 있는데, 가장 효과적이라고 생각하는 것은 바로 PILOT 프로젝트 또는 시제품이다.

 실제 기능은 구현되지 않은 UI기반의 시스템을 작성하는 것이다. Visual Basic과 같은 4GL이나 Flex와 같은 RIA(Rich Internet Application)등을 이용하면 손쉽게 작성할 수 있고, 또는 HTML기반으로 구현될 웹사이트를 만들 수 도 있다. 이는 실제로 고객의 요구 사항을 정확하게 수집하여 나중에 발생될 수 있는 문제를 미연에 방지함으로써 중복 개발이나, 잘못 분석된 요구사항으로 인해서 시스템을 뒤집어 엎는 일을 막아줌으로써, PILOT 제품을 만드는데 소요된 비용을 보상한다.

 위의 PILOT 제품 이외에, 프로세스(업무 절차)가 복잡한 경우에는 BPA(Business Process Analyze) 솔루션을 이용하여 프로세스를 순서도로 도식화하고 흐름에 대한 검증을 함으로써 복잡한 프로세스에 대한 문제도 검증할 수 있다.

 

 단 몇가지 주의할점은 고객은 대부분 기술적이지 못하기 때문에 (적어도 개발자보다는 기술적이지 못할것이다.) 파일럿으로 만들어진 제품을 보고 고객은 “폰트를 바꿔 주세요.” “표 간격이 멀어요..” 등의 기능이 아닌 화면 디자인을 가지고 이슈를 삼을지도 모른다. 물론 디자인에 대한 요구사항 수집 역시 중요한 일이지만, 기능적인 요구 사항 이외의 디자인적 이슈를 다루기 위한 파일럿이 아니라는 것을 고객에게 인식 시키고 기능적 요구사항에만 집중할 필요가 있다. 디자인팀이 고객으로부터 디자인에 대한 요구 사항의 수집을 원한다면, 기능적인 이슈에 대한 수집이 끝난후에, 파일럿 제품에 대한 디자인을 차차 변경해나가도 될 것이다.

 

※ 이글은 단위 테스트에 대해 소개하는 글이지만, 요구 사항 분석에 대한 중요성이 높기 때문에 다소 길게 요구사항 분석에 대한 검증 기법에 대해서 설명하였다

.

(2)  시스템 디자인 단계의 검증

분석된 요구 사항을 UML이나 각종 방법론을 이용해서 소프트웨어 디자인을 진행할것이다. 여기에서 특정한 테스팅 방법론을 적용하기는 매우 어렵다. 데이터 베이스의 정규화나, 또는 디자인 패턴을 이용한 설계 방법론 정도라고나 할까?

다행히 복잡한 비즈니스 프로세스에 대해서는 BPA솔루션에서 시뮬레이션을 해볼 수 는 있지만, 테스팅 방법론으로 접근하는 것보다는 소프트웨어 설계 방법론으로 접근하는 것이 좋을것이다. 자세한 내용은 Software Design에 관련된 문서들을 참고하기 바란다.

 

(3)  구현 단계의 검증

본 문서에서 다루고자 하는 부분이 구현에 대한 검증이다.

실제로 구현 (Implementation)이 들어갔을 때, 어떻게 테스트를 할것인가에 대한 검증작업인데, 소프트웨어의 구현 작업은 크게 나누면 2가지 단계로 나눠볼 수 있다. 각각의 컴포넌트를 작성하는 것과 이 작성된 컴포넌트를 통합(Integration) 하는 단계이다.

 

컴포넌트를 구현하는 단계에서는 각 컴포넌트가 디자인된 의도데로 작동하는지를 검토하는 “단위 테스트”(Unit Test)를 적용할 수 있고, 통합이 된 후에는 “통합 테스트” (Integration Test)를 수행한다.

 

개발 과정에서 이 두가지 테스트는 고객의 요구사항과 무관하게 진행되어야 한다. “구현된 소프트웨어 자체가 디자인된 데로 작동하는가” 여부를 판단하는 테스트이다.

소프트웨어가 고객의 요구사항데로 디자인되고 그대로 작동하는가 여부는 테스트 단계에서 인수 테스트 (Acceptance test) 과정에서 검증된다.

 

이 글에서는 구현 단계 검증에서 특히 컴포넌트 테스트 “단위 테스트”에 대해서 설명하고자 한다.

 

(4)  테스트 단계의 검증

통합 테스트까지 완료되었으면 우리 손에는 완성된 제품이 있는 것이다.

이 제품을 고객에게 넘기기 위해서 고객의 요구 사항을 충족하고 있는지에 대한 테스트가 필요하다. 이 테스트는 앞에서 설명한 인수 테스트(Acceptance test)이다.

먼저 고객의 요구사항에 기술된 기능이 제대로 구현되었는지에 대한 기능적 테스트가 필요하고, 장애나 성능에 대한 비기능 테스트가 필요하다.

 

기능 테스트는 정해진 시나리오에 따라 입력된 값에 대해서 적절한 출력값이 나오는가를 검증해야 한다. 이런 테스트는 일반적으로 자동화된 도구 보다는 고객의 Heuristic (사람이 테스트 하는) 하게 테스트 하는 경우가 많다.

 

비 기능적 테스트는 기본적으로 성능 테스트와 장애 테스트가 많이 이루어진다.

이런 테스트를 위해서는 실환경과 유사한 환경을 재현해주는 것이 필요한데, 재현을 위해 사용되는 도구가 부하 발생기이다. 대표적인 상용 도구로는 Load Runner가 있고, 무료로 사용할 수 있는 도구로는 Apache JMeter, MicrosoftMS Stress등이 있다.

 

이 테스트 단계에서 각종 튜닝과 장애 원인 분석, 배포 아키텍쳐에 대한 재 분석, 용량산정 등을 수행할 수 있는데, 이 강좌의 내용과는 논외니까는 여기까지만 설명하도록 한다.

 

2. 단위 테스트 도구

 

단위 테스트의 정의를 살펴보자, Pragmatic Unit Testing에서 단위 테스트를 다음과 같이 정의하고 있다.

단위 테스트는 테스트 대상이 되는 코드 기능의 아주 작은 특정 영역을 실행해 보는, 개발자가 작성한 코드 조각이다. 대개 단위 테스트는 특정 상황에서 특정 메서드를 시험해 본다. 예를 들어 어떤 정렬된 리스트에 큰 값을 넣고 이 값이 리스트 끝에 들어가 있는지 확인해볼 수 있다.

단위 테스트는 위에서 설명한 말 그대로 개발자가 작성한 컴포넌트가 입력값에 대해서 적절한 출력값을 리턴하는 지를 체크하는 것이다.

 

이런 테스트 코드는 JDK 1.4 이상의 assertion등을 사용할 수 도 있겠지만, 일일이 이런 테스트를 만들고, 자동으로 이러한 테스트를 실행하기 위한 코드를 작성하기 위해서는 많은 작업이 필요하다.

 

이런 작업들을 덜어주기 위해서 xUnit 테스트 프레임웍들이 존재한다.

몇가지 단위테스트 도구에 대해서 알아보도록 하자.

 

(1)   JUnit

JUnit은 자바 애플리케이션의 단위 테스트 자동화를 위한 프레임웍이다.

상당히 사용하기 쉽고, Eclipse와 같은 IDE,ANT와 같은 빌드 스크립트에도 쉽게 통합이 되기 때문에 가장 널리 사용되고 있다.

 

현재 사용되는 버전은 3.8버전과 4.X 버전이 있는데, 4.X 버전의 경우 “@ Annotation을 사용하면서 문법이 변경되었기 때문에 주의를 필요로한다. (본 문서에서는 3. 버전을 기준으로 설명한다.)

JUnit 테스트에 대해서 간략하게 예를 들어보면 다음과 같다.

테스트를 위한 Test 클래스를 생성한다.

테스트 클래스는 junit.framework.TestCase를 상속 받아서 구현하며, 테스트 메서드는 testXXX 메서드로 구현한다.

testXXX메서드에서 테스트는 assertXXX 메서드를 이용하여, 테스트의 성공 여부를 체크한다.

다음과 같은 클래스가 있다. getCurrentVersion() 메서드는 “version 1.0”이라는 문자열을 항상 리턴해야 한다. 이 메서드의 유효성을 체크하기 위해서 테스트 클래스를 작성하면

package bcho;

 

public class HelloWorld {

       public String getCurrentVersion(){

             return "version 1.0";

       }

}

 

다음과 같이 간단한 테스트 클래스를 만들 수 있다.

package bcho.test;

 

import junit.framework.TestCase;

import bcho.HelloWorld;

public class HelloWorldTest extends TestCase {

 

        public void testGetCurrentVersion() {

               HelloWorld hw = new HelloWorld();

               assertEquals(hw.getCurrentVersion(), "version 1.0");

        }

 

}

testGetCurrentVersion에서 getCurrentVersion이 리턴 문자열이 “version 1.0”인지 테스트를 해주는 클래스이다.

이클립스에서 이 테스트 유닛을 수행하면, 각 테스트의 통과 여부를 보여준다.

사용자 삽입 이미지

 

기본적으로 JUnit은 테스트 클래스에 포함된 모든 testXXX 메서드들을 테스트로 수행하는데, 상황에 따라서 모든 테스트 메서드가 아닌 일부 메서드만 수행하고 싶은 경우가 있다. 이럴 경우 public static Test suite(); 라는 메서드를 오버로딩함으로써 구현을 할 수 있다.

 

아래 예제는 suite 메서드를 이용한 테스트를 조합한 예이다.

이 테스트 클래스를 이용하면, 두개의 test 메서드중에서 testGetCurrentVersion2

테스트만 수행되게 된다.

package bcho.test;

 

import junit.framework.Test;

import junit.framework.TestCase;

import junit.framework.TestSuite;

import bcho.HelloWorld;

public class HelloWorldTest extends TestCase {

 

       public void testGetCurrentVersion() {

             HelloWorld hw = new HelloWorld();

             this.assertEquals(hw.getCurrentVersion(), "version 1.0");

       }

       public void testGetCurrentVersion2() {

             HelloWorld hw = new HelloWorld();

             this.assertEquals(hw.getCurrentVersion(), "version 2.0");

       }

       public HelloWorldTest(String method){

             super(method);

       }

       public static Test suite(){

             TestSuite suite = new TestSuite();

      

             suite.addTest(new HelloWorldTest("testGetCurrentVersion2"));

             return suite;

       }

}

< 그림. suite 메서드를 이용한 테스트의 조합 >

 


사용자 삽입 이미지
 

< 그림.  suite 메서드를 이용한 테스트의 조합 테스트를 수행한 결과 >

 

testXXX메서드를 구현할 때, testXXX에 대해서 공통적으로 구현되어야할 부분이 존재할 수 있다. 예를 들어서 test마다 데이터베이스 Connection Close 작업이 필요하거나, 공통적으로 test메서드에서 File Descriptor(FD)를 사용하기 때문에 매번 File Open Close가 일어날 경우등이 있다.

이러한 메서드들을 매번 testXXX 메서드에 구현할 수도 있겠지만, 모든 testXXX메서드들이 메서드 전후에 수행할 수 있는 메서드들이 있다.

l         protected void setUp();

l         protected void tearDown();

이 둘이 그 메서드들이다. 다음 예제를 보자, 다음 예제는 testXXX메서드를 수행하기 이전, 이후에 매번 데이터 베이스 연결을 열고 닫도록 구현한 코드이다.

       private Connection conn;

       protected void setUp(){

             try{

                    conn = getConnection("10.136.21.1","oracle","oracle");

             }catch(Exception e){

                    e.printStackTrace();

                    this.fail("Fail to open DB Connection");

             }     

       }

       protected void tearDown(){

             if(conn != null){

                    try{

                           conn.close();

                    }catch(Exception e){

                           e.printStackTrace();

                           this.fail("Fail to close DB Connection");

                    }

             }

       }

< 예제. setUp() tearDown()이용한 데이터베이스 연결 관리 예제 >

 

메서드 전후에 수행할 수 있는 메서드 이외에도, JUnit에서는 Test의 묶음 (위에서 설명한 Suite)단위의 setUp teardown 메서드를 제공한다. 여기서 적용된 클래스는 suite수행은 전후에 단한번씩만 수행된다. 구현 방법은 suite Object를 생성한후에, TestSetup이라는 클래스로 Wrapping하여 suite 메서드 내에서 return하면 된다.

       public static Test suite(){

             TestSuite suite = new TestSuite();

            

             suite.addTest(new HelloWorldTest("testGetCurrentVersion2"));

             TestSetup wrapper = new TestSetup(suite){

                    protected void setUp(){

                           // doSomething for initial phase

                    }

                    protected void tearDown(){

                           // doSomething after end phase

                    }

             };

             return wrapper;

       }

< 예제. setUp() tearDown suite에 구현한 예제 >

 

지금까지 간단하게나마 JUnit에 대한 사용법에 대해서 살펴보았다. 이외에도 Exception처리 등 몇가지 필요한 사항이 있지만, 본 강의는 JUnit의 사용법이 아니라 단위 테스트에 대한 전반적인 개념을 소개하기 위한 글이 기 때문에, JUnit에 대한 사용법은 http://www.junit.org/index.htm 의 문서나 또는 [실용주의 프로그래머를 위한 단위 테스트 with JUnit – 인사이트 ] 등의 서적을 참고하기 바란다.

 

지금까지 JUnit을 통한 기본적인 Java Application의 테스트 방법에 대해서 알아보았다. 단위 테스트를 Pure Java JUnit이용해서 작성해도 좋겠지만, 데이터베이스 테스트나 Servlet/JSP, EJB,JMS Java 세계에는 여러가지 특성을 가진 컴포넌트들이 존재하며, 이를 Pure Java Code로만 만들기에는 다소 많은 작업이 필요하다.

 

지금부터 일반적인 단위 테스트 프레임웍에 대해서 소개한다.

 

(2)   DBUnit

인터넷 서비스 애플리케이션이나 엔터프라이즈 애플리케이션에서 많은 비중을 차지 하는 것이 데이터베이스 관련 작업일 것이다.

이런 데이터 베이스 단위테스트를 지원하는 프레임웍으로는  DBUnit이라는 것이 있다.

테스트 시나리오를 요약해보면 다음과 같다.

1)     테스트 데이터베이스를 초기화 한다.

데이터베이스의 초기화는 XML파일에서 데이터 로딩등의 통해서 DB를 초기화할 수 있다.

2)     테스트할 객체를 수행한다.

3)     데이터베이스에서 2)에 의해 수행된 결과를 쿼리한다.

4)     XML 파일등으로부터 기대 결과를 로딩한다.

5)     3) 4) assert 메서드를 이용하여 비교한다.

6)     데이터 베이스를 테스트 전 상태로 원상 복구한다.

 

아래 예제코드를 살펴보자.

DB 단위 테스트이기 때문에 DBMS에 대한 Connection관리가 필요한데, 베이스클래스 인

DBTestCase getConnection 메서드와 closeConnection 메서드에 의해서 이루어진다.

 

직접 getConnection closeConnection 메서드를 구현할 수 도 있지만, System Property에 필요한 URL,ID,PASSWORD등을 지정하면, 자동으로 DBUnit에서 Connection 관리에 대한 메서드를 제공한다.

public class EmpDAOTest extends DBTestCase

{

       final static String JDBC_DRIVER="org.gjt.mm.mysql.Driver";

       final static String JDBC_USERID="user";

       final static String JDBC_USERPASSWD="password";

       final static String JDBC_URL

="jdbc:mysql://localhost:20001/dbms";

 

       public EmpDAOTest(String name){

             super(name);

           System.setProperty( PropertiesBasedJdbcDatabaseTester.DBUNIT_DRIVER_CLASS, JDBC_DRIVER );

           System.setProperty( PropertiesBasedJdbcDatabaseTester.DBUNIT_CONNECTION_URL, JDBC_URL );

           System.setProperty( PropertiesBasedJdbcDatabaseTester.DBUNIT_USERNAME, JDBC_USERID );

           System.setProperty( PropertiesBasedJdbcDatabaseTester.DBUNIT_PASSWORD, JDBC_USERPASSWD );

 

       }

 <예제, DBUnit에서 Connection을 관리하는 부분 >

 

위의 예제에서는 Connection에 관련된 Property값을 System.setProperty이용해서 지정하였지만, ANT나 시스템환경 변수를 이용해서 지정하는것도 가능하며, 위의 예제는 JDBC Driver를 통해서 직접 연결하는 예제이지만, 설정값에 따라서 DataSource,JNDI이용하는것도 가능하다.

 

데이터 베이스 연결을 위한 메서드가 구현되었으면, 테스트전의 데이터 베이스 초기화를 위한 작업이 선행 되어야 한다. 이 작업은 getSetUpOperation  에서 이루어진다. 이 메서드는 테스트가 진행되기전에 수행되어 리턴값에 따라서 데이터베이스를 초기화 하는데, CLEAN_INSERT는 데이터베이스를 모두 지우고, getDataSet에 의해서 리턴되는 Record들을 Insert하여 데이터베이스를 초기화 한다. 아래 예제에서는 초기화 Record 값들을 FlatXmlDataSet이용하여, dataset.xml에서 읽어서 그 데이터로 초기화를  수행하도록 구현하였다.

 getSetUpOperation에서 사용할 수 있는 리턴값으로는 , 모든 데이터를 지우는 DELETE_ALL 이나 INSERT,UPDATE등의 작업을 수행할 수 있다.

 

모든 테스트가 종료된 다음에는 데이터베이스를 원상복구하기 위해서 getTearDownOperation  메서드에서 getSetUpOperation  과 같은 방법으로 정리 작업을 수행한다.

 

protected DatabaseOperation getSetUpOperation()

throws Exception

{

        return DatabaseOperation.CLEAN_INSERT;

}

protected DatabaseOperation getTearDownOperation()

throws Exception

{

        return DatabaseOperation.NONE;

}

protected IDataSet getDataSet() throws Exception

{

             return new

FlatXmlDataSet(new FileInputStream("c:\\temp\\dataset.xml"));

}

 

< 예제 . 데이터 초기화 방법 >

 

<?xml version='1.0' encoding='euc-kr'?>

 

<dataset>

        <BCHO_EMP name='bcho'

                 address='Seoul Korea'/>

</dataset>

< 예제. 데이터 초기화에 사용된 dataset.xml >

 

자 여기까지 구현하였으면, 데이터베이스 테스트를 하기 위한 준비가 완료되었다. 이제부터 실제로 테스트 메서드를 작성해보자. 테스트 메서드는 위에서 설명한데로, 테스트할 메서드를 호출하고, 반영된 결과를 DBMS로부터 읽어서 기대되는 결과와 비교하면 된다.

public void testInsertEmployee(){

IDatabaseConnection conn = null;

try{

       // 1. 테스트할 객체를 호출하여 데이터베이스를 업데이트 한다.

       EmpDAO empDao = new EmpDAOImpl();

       empDao.insertEmployee("kim", "YoungIn Suji");

                   

       // 2. 업데이트 내용이 반영된후, 반영된 내용을 DBMS로부터 읽어온다.

       conn = getConnection();

       IDataSet databaseDataSet = conn.createDataSet();

       ITable actualTable

= databaseDataSet.getTable("BCHO_EMP");

                   

       // 3. 비교할 내용을 XML파일에서 읽어온다.

       IDataSet expectedDataSet

= new FlatXmlDataSet(new File("c:\\temp\\dataset.xml"));

       ITable expectedTable = expectedDataSet.getTable("BCHO_EMP");

 

       // 4. 위의 2,3 내용이 일치하는지 비교한다.

       Assertion.assertEquals(expectedTable,actualTable);

}catch(Exception e ){

             e.printStackTrace();

             fail("Test failed during testEmpTable");

}finally{

             try{

                    closeConnection(conn);

             }catch(Exception e){

                    fail("Fail to close connection");

             }//try-catch

}//finally

            

}

예제에서와 같이 EmpDAO이용하여, BCHO_EMP” 테이블을 업데이트 한후에, 업데이트 된 내용을  2항에서 actualTable이라는 객체로 받아내고, dataset.xml에서 비교할 데이터를 expectedTable형태로 받아온다.

이 둘을 비교하여, 테스트를 수행한다.

 

이 예제에서는 간단하게 두개의 테이블을 비교했지만, SELECT를 해서 테이블의 SUBSET으로만 비교하거나 또는 특정 컬럼들만 비교하는 것이 가능하다.

테스트 데이터를 예제에서는 XML파일에서 읽도록 하였지만, CSV파일에서 읽어 드리는 것도 가능하며, XML  테스트 데이터도 DBMS에서 Generate하거나 DTD역시 DBMS의 쿼리 결과를 이용해서 자동으로 생성할 수 있다.

 ( 참고 : http://dbunit.sourceforge.net/faq.html#extract )

 

간단하게나마 DBUnit의 사용법에 대해서 살펴보았다. 특히 Enterprise Application의 경우 데이터에 대한 작업이 매우 중요하기 때문에, 데이터 검증에 대한 단위테스트는 매우 중요하다. DBUnit의 경우 RDBMS에 대한 테스트도 지원하지만, FlatXmlDataSet이용해서 XML데이타 검증등에도 손쉽게 사용할 수 있다.

 

DBUnit이용하여 데이터베이스 관련 테스트를 진행할 경우에는 DBMS를 공유하여 협업을 할 경우에는 데이터에 대한 간섭이 일어날 수 있기 때문에, 가능하다면 독립된 테스트 데이터 베이스 (LOCAL PC도 좋다)를 유지하는 것을 권장한다.

 

이번 회에서는 테스트의 개념과 단위 테스트의 개념에 대해서 알아보았고, 이를 구현하기 위한 가장 기본적인 JUnit과 데이터베이스 테스트를 위한 DBUnit에 대해 알아보았다.

다음 회에서는 좀더 확장된 단위 테스트 도구를 이용한 단위 테스트 방법에 대해서 소개하도록 한다.

 

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본인은 구글 클라우드의 직원이며, 이 블로그에 있는 모든 글은 회사와 관계 없는 개인의 의견임을 알립니다.

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  1. 달타냥 2008.01.10 01:35  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    이번달 마소에서 좋은 기사 잘봤습니다~~ 저희회사 내의 액션스크립트 개발자들도 어도비의 단위테스트를 활용할까한답니다. 적당한 시기에 좋은기사 써주셔서 유익하게 읽었습니다. ^^;;