1. 概述
在本教程中，我们将使用测试驱动开发(TDD)流程逐步完成自定义List实现。
这不是TDD的介绍，所以我们假设你已经对它的含义有一些基本的了解，并且有持续的兴趣去改进它。
简单地说，TDD是一种设计工具，使我们能够借助测试来驱动我们的实现。
一个快速的免责声明-我们在这里并不专注于创建高效的实现，只是以此为借口来展示TDD的实践。
2. 开始
首先，让我们为我们的类定义骨架：
public class CustomList<E> implements List<E> {
private Object[] internal = {};
// empty implementation methods
}
CustomList类实现了List接口，因此它必须包含在该接口中声明的所有方法的实现。
首先，我们可以为这些方法提供空体。如果方法有返回类型，我们可以返回该类型的任意值，例如Object为null或boolean为false。
为了简洁起见，我们将省略可选方法，以及一些不经常使用的强制性方法。
3. TDD循环
使用TDD开发我们的实现意味着我们需要首先创建测试用例，从而定义我们的实现需求。只有这样我们才能创建或修复实现代码以使这些测试通过。
以非常简化的方式，每个循环中的三个主要步骤是：
- 编写测试-以测试的形式定义需求
- 实现功能-让测试通过，而无需过分关注代码的优雅性
- 重构-改进代码，使其更易于阅读和维护，同时仍能通过测试
我们将从最简单的方法开始，针对List接口的某些方法完成这些TDD循环。
4. isEmpty方法
isEmpty方法可能是List接口中定义的最直接的方法。以下是我们的开始实现：
@Override
public boolean isEmpty() {
return false;
}
这个初始方法定义足以进行编译。当添加越来越多的测试时，该方法的主体将“被迫”改进。
4.1 第一个周期
让我们编写第一个测试用例，它确保isEmpty方法在列表不包含任何元素时返回true：
@Test
public void givenEmptyList_whenIsEmpty_thenTrueIsReturned() {
List<Object> list = new CustomList<>();
assertTrue(list.isEmpty());
}
给定的测试失败，因为isEmpty方法总是返回false。我们可以通过翻转返回值来使其通过：
@Override
public boolean isEmpty() {
return true;
}
4.2 第二个周期
要确认isEmpty方法在列表不为空时返回false，我们需要至少添加一个元素：
@Test
public void givenNonEmptyList_whenIsEmpty_thenFalseIsReturned() {
List<Object> list = new CustomList<>();
list.add(null);
assertFalse(list.isEmpty());
}
现在需要实现add方法。这是我们开始的add方法：
@Override
public boolean add(E element) {
return false;
}
由于未对列表的内部数据结构进行任何更改，因此此方法实现不起作用。让我们更新它以存储添加的元素：
@Override
public boolean add(E element) {
internal = new Object[] { element };
return false;
}
我们的测试仍然失败，因为isEmpty方法没有得到增强。让我们这样做：
@Override
public boolean isEmpty() {
if (internal.length != 0) {
return false;
} else {
return true;
}
}
此时非空测试通过。
4.3 重构
到目前为止我们看到的两个测试用例都通过了，但是isEmpty方法的代码可以更优雅。
让我们重构它：
@Override
public boolean isEmpty() {
return internal.length == 0;
}
我们可以看到测试通过了，因此isEmpty方法的实现现在已经完成了。
5. size方法
这是我们启用CustomList类编译的size方法的开始实现：
@Override
public int size() {
return 0;
}
5.1 第一个周期
使用现有的add方法，我们可以为size方法创建第一个测试，验证具有单个元素的列表的大小是否为1：
@Test
public void givenListWithAnElement_whenSize_thenOneIsReturned() {
List<Object> list = new CustomList<>();
list.add(null);
assertEquals(1, list.size());
}
测试失败，因为size方法返回0。让我们通过一个新的实现让它通过：
@Override
public int size() {
if (isEmpty()) {
return 0;
} else {
return internal.length;
}
}
5.2 重构
我们可以重构size方法使其更优雅：
@Override
public int size() {
return internal.length;
}
此方法的实现现已完成。
6. get方法
这是get的开始实现：
@Override
public E get(int index) {
return null;
}
6.1 第一个周期
让我们看一下此方法的第一个测试，它验证列表中单个元素的值：
@Test
public void givenListWithAnElement_whenGet_thenThatElementIsReturned() {
List<Object> list = new CustomList<>();
list.add("tuyucheng");
Object element = list.get(0);
assertEquals("tuyucheng", element);
}
测试将通过get方法的这个实现通过：
@Override
public E get(int index) {
return (E) internal[0];
}
6.2 重构
通常，我们会在对get方法进行额外改进之前添加更多测试。这些测试需要List接口的其他方法来实现正确的断言。
但是，这些其他方法还不够成熟，因此我们打破了TDD循环并创建了get方法的完整实现，这实际上并不难。
很容易想象get必须使用index参数从指定位置的内部数组中提取一个元素：
@Override
public E get(int index) {
return (E) internal[index];
}
7. add方法
这是我们在第4节中创建的add方法：
@Override
public boolean add(E element) {
internal = new Object[] { element };
return false;
}
7.1 第一个周期
以下是验证add返回值的简单测试：
@Test
public void givenEmptyList_whenElementIsAdded_thenGetReturnsThatElement() {
List<Object> list = new CustomList<>();
boolean succeeded = list.add(null);
assertTrue(succeeded);
}
我们必须修改add方法以返回true才能使测试通过：
@Override
public boolean add(E element) {
internal = new Object[] { element };
return true;
}
虽然测试通过了，但add方法还没有涵盖所有情况。如果我们向列表中添加第二个元素，现有元素将丢失。
7.2 第二个周期
这是另一个测试，增加了列表可以包含多个元素的要求：
@Test
public void givenListWithAnElement_whenAnotherIsAdded_thenGetReturnsBoth() {
List<Object> list = new CustomList<>();
list.add("tuyucheng");
list.add(".com");
Object element1 = list.get(0);
Object element2 = list.get(1);
assertEquals("tuyucheng", element1);
assertEquals(".com", element2);
}
测试将失败，因为当前形式的add方法不允许添加多个元素。
让我们更改实现代码：
@Override
public boolean add(E element) {
Object[] temp = Arrays.copyOf(internal, internal.length + 1);
temp[internal.length] = element;
internal = temp;
return true;
}
实现足够优雅，因此我们不需要重构它。
8. 总结
本教程通过测试驱动的开发过程来创建自定义List实现的一部分。使用TDD，我们可以逐步实现需求，同时将测试覆盖率保持在很高的水平。此外，该实现保证是可测试的，因为它是为了让测试通过而创建的。
请注意，本文中创建的自定义类仅用于演示目的，不应在实际项目中采用。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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