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Wie man Global State in Ihrem Code vermeidet, um bessere Tests und Flexibilität zu erreichen

Globaler Zustand kann erhebliche Herausforderungen bei der Entwicklung von Anwendungen mit sich bringen, insbesondere im Hinblick auf das Testen. Wenn Ihr Code stark auf globale Variablen oder Zustände angewiesen ist, wird er miteinander verwoben und schwer zu verwalten, was oft zu Fehlern führt, die schwer zu diagnostizieren sind. In diesem Blogbeitrag werden wir Möglichkeiten erkunden, den globalen Zustand zu vermeiden und effektive Lösungen umzusetzen, die sowohl die Testbarkeit als auch die Wartbarkeit Ihres Codes verbessern.

Verständnis des globalen Zustands

Bevor wir in die Lösungen eintauchen, ist es wichtig zu verstehen, was globaler Zustand ist. Im Kontext der Programmierung bezieht sich globaler Zustand auf Variablen oder Objekte, die von mehreren Teilen einer Anwendung aus zugänglich sind. Obwohl globaler Zustand hilfreich sein mag, um gemeinsam genutzte Ressourcen oder Konfigurationseinstellungen zu verwalten, kann er zu komplexen Abhängigkeiten und unerwartetem Verhalten in Ihrem Code führen.

Häufige Fallstricke des globalen Zustands

  • Wechselabhängigkeit: Funktionen sind oft darauf angewiesen, dass bestimmte Zustände global gesetzt sind, was zu Fehlern in Tests führen kann, wenn diese Zustände nicht korrekt gesetzt sind.
  • Enger Kopplung: Wenn Ihr Code zu stark von globalen Variablen abhängt, wird es schwierig, Änderungen vorzunehmen, ohne andere Teile des Systems zu beeinflussen.
  • Schwer zurückverfolgbare Fehler: Es kann schwierig sein, Probleme auf ihre Herkunft zurückzuverfolgen, da viele Funktionen den globalen Zustand ändern können.

Wie man globalen Zustand vermeidet

1. Verwendung von Dependency Injection

Eine der effektivsten Strategien zur Verwaltung von Zustand ist die Dependency Injection (DI). Dieser Ansatz besteht darin, Abhängigkeiten an Funktionen oder Klassen bereitzustellen, anstatt dass diese selbst auf den globalen Zustand zugreifen. So können Sie DI umsetzen:

  • Abhängigkeiten übergeben: Anstatt sich auf globale Variablen zu verlassen, übergeben Sie die benötigten Daten als Argumente an Funktionen. Zum Beispiel anstelle der Verwendung eines globalen DBConnectionString, würden Sie ihn den Funktionen bereitstellen, die ihn benötigen.
  • Mocking in Tests: Mit DI können Sie einfach Mock-Objekte zum Testen austauschen, sodass Sie verschiedene Umgebungen simulieren können, ohne auf globale Zustände angewiesen zu sein.

Beispiel für Dependency Injection

def fetch_data(db_connection_string):
    # Logik zum Abrufen von Daten aus der Datenbank unter Verwendung des bereitgestellten Verbindungsstrings
    pass

# Anstatt sich auf einen globalen DBConnectionString zu verlassen, übergeben wir ihn:
fetch_data("Server=myServer;Database=myDB;User Id=myUser;Password=myPass;")

2. Implementierung von Fabrikklassen

Ein weiteres wichtiges Konzept, um die Abhängigkeit von globalem Zustand zu verringern, ist die Erstellung von Fabrikklassen. Fabrikklassen ermöglichen es Ihnen, Instanzen von Objekten auf der höchsten Ebene Ihrer Anwendung zu erstellen und zu verwalten, wodurch sichergestellt wird, dass alles, was von ihnen abgeleitet ist, von DI profitiert. Dieser Ansatz hilft, die Trennung der Anliegen in Ihrer Anwendung aufrechtzuerhalten.

  • Instanzen zentral erstellen: Halten Sie einen zentralen Punkt in Ihrer Anwendung, an dem Sie alle Ihre Klassen instanziieren. Auf diese Weise können Sie Konfigurationseinstellungen oder gemeinsam genutzte Ressourcen verwalten, ohne einen globalen Zustand zu schaffen.
  • Lockere Kopplung aufrechterhalten: Indem Sie gegen Schnittstellen und nicht gegen deren Implementierungen programmieren, wird Ihre Anwendung flexibler und widerstandsfähiger gegenüber Änderungen.

3. Förderung von Best Practices im Testen

Der beste Weg, den Zustand effektiv zu verwalten, besteht darin, robuste Praktiken für das Testen anzuwenden, die die Prinzipien von DI und Fabrikklassen integrieren. Dazu gehört:

  • Klare Testfälle: Stellen Sie sicher, dass Ihre Tests unkompliziert sind und auf übergebenen Parametern basieren, anstatt auf globalem Zustand zu beruhen.
  • Testframeworks: Nutzen Sie Testframeworks, die Mock-Objekte und DI unterstützen, um den Testprozess zu optimieren.

Vorteile der Vermeidung globaler Zustände

Durch die Reduzierung der Abhängigkeit vom globalen Zustand werden Sie mehrere Vorteile erleben:

  • Einfacheres Testen: Tests werden übersichtlicher und zuverlässiger, da sie nicht von externen Zuständen abhängig sind.
  • Reduzierte Kopplung: Ihr Code wird widerstandsfähiger gegenüber Änderungen, da Abhängigkeiten explizit gehandhabt und nicht durch versteckte globale Variablen vermittelt werden.
  • Erhöhte Flexibilität: Ihr System ist einfacher anzupassen oder zu erweitern, was eine bessere Skalierbarkeit in der Zukunft ermöglicht.

Fazit

Die Eliminierung des globalen Zustands aus Ihren Anwendungen mag zunächst entmutigend erscheinen, aber durch die Implementierung von Strategien wie Dependency Injection und zentralisierten Fabrikklassen können Sie die Testbarkeit und Wartbarkeit Ihres Codes erheblich verbessern. Indem Sie diese Praktiken befolgen, werden Sie nicht nur besseren Code schreiben, sondern auch eine Umgebung schaffen, die Wachstum und Innovation fördert.