dotnet-testing-unit-test-fundamentals

Name: dotnet-testing-unit-test-fundamentals
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Summary

.NET 單元測試基礎與 FIRST 原則的專門技能。當需要建立單元測試、了解測試基礎、學習 3A Pattern、掌握測試最佳實踐時使用。涵蓋 FIRST 原則、AAA Pattern、Fact/Theory、測試金字塔等。 Make sure to use this skill whenever the user mentions unit testing fundamentals, FIRST principles, AAA/3A pattern, or wants to learn how to write basic .NET tests, e

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SKILL.md

1	# .NET 單元測試基礎指南
2
3	## FIRST 原則
4
5	好的單元測試遵循以下原則，因為這些原則能確保測試的可靠性與維護性：
6
7	### F - Fast (快速)
8
9	測試執行時間應在毫秒級，不依賴外部資源。
10
11	```csharp
12	[Fact] // Fast: 不依賴外部資源，執行快速
13	public void Add_輸入1和2_應回傳3()
14	{
15	// 純記憶體運算，無 I/O 或網路延遲
16	var calculator = new Calculator();
17	var result = calculator.Add(1, 2);
18	Assert.Equal(3, result);
19	}
20	```
21
22	### I - Independent (獨立)
23
24	測試之間不應有相依性，每個測試都建立新的實例。
25
26	```csharp
27	[Fact] // Independent: 每個測試都建立新的實例
28	public void Increment_從0開始_應回傳1()
29	{
30	var counter = new Counter(); // 每個測試都建立新的實例，不受其他測試影響
31	counter.Increment();
32	Assert.Equal(1, counter.Value);
33	}
34	```
35
36	### R - Repeatable (可重複)
37
38	在任何環境都能得到相同結果，不依賴外部狀態。
39
40	```csharp
41	[Fact] // Repeatable: 每次執行都得到相同結果
42	public void Increment_多次執行_應產生一致結果()
43	{
44	var counter = new Counter();
45	counter.Increment();
46	counter.Increment();
47	counter.Increment();
48
49	// 每次執行這個測試都會得到相同結果
50	Assert.Equal(3, counter.Value);
51	}
52	```
53
54	### S - Self-Validating (自我驗證)
55
56	測試結果應為明確的通過或失敗，使用清晰的斷言。
57
58	```csharp
59	[Fact] // Self-Validating: 明確的驗證
60	public void IsValidEmail_輸入有效Email_應回傳True()
61	{
62	var emailHelper = new EmailHelper();
63	var result = emailHelper.IsValidEmail("test@example.com");
64
65	Assert.True(result); // 明確的通過或失敗
66	}
67	```
68
69	### T - Timely (及時)
70
71	測試應在產品程式碼之前或同時撰寫，確保程式碼的可測試性。
72
73	## 3A Pattern 結構
74
75	每個測試方法遵循 Arrange-Act-Assert 模式，這種結構讓測試意圖一目了然：
76
77	```csharp
78	[Fact]
79	public void Add_輸入負數和正數_應回傳正確結果()
80	{
81	// Arrange - 準備測試資料與相依物件
82	var calculator = new Calculator();
83	const int a = -5;
84	const int b = 3;
85	const int expected = -2;
86
87	// Act - 執行被測試的方法
88	var result = calculator.Add(a, b);
89
90	// Assert - 驗證結果是否符合預期
91	Assert.Equal(expected, result);
92	}
93	```
94
95	### 各區塊職責
96
97	\| 區塊 \| 職責 \| 注意事項 \|
98	\| ----------- \| ------------------------------ \| ----------------------------------- \|
99	\| Arrange \| 準備測試所需的物件、資料、Mock \| 使用 `const` 宣告常數值，提高可讀性 \|
100	\| Act \| 執行被測試的方法 \| 通常只有一行，呼叫被測方法 \|
101	\| Assert \| 驗證結果 \| 每個測試只驗證一個行為 \|
102
103	## 測試命名規範
104
105	使用以下格式命名測試方法：
106
107	```text
108	[被測試方法名稱]_[測試情境]_[預期行為]
109	```
110
111	### 命名範例
112
113	\| 方法名稱 \| 說明 \|
114	\| ---------------------------------------------- \| ------------ \|
115	\| `Add_輸入1和2_應回傳3` \| 測試正常輸入 \|
116	\| `Add_輸入負數和正數_應回傳正確結果` \| 測試邊界條件 \|
117	\| `Divide_輸入10和0_應拋出DivideByZeroException` \| 測試例外情況 \|
118	\| `IsValidEmail_輸入null值_應回傳False` \| 測試無效輸入 \|
119	\| `GetDomain_輸入有效Email_應回傳網域名稱` \| 測試回傳值 \|
120
121	> 提示：使用中文命名可以讓測試報告更易讀，特別是在團隊溝通時。
122
123	## xUnit 測試屬性
124
125	### [Fact] - 單一測試案例
126
127	用於測試單一情境：
128
129	```csharp
130	[Fact]
131	public void Add_輸入0和0_應回傳0()
132	{
133	var calculator = new Calculator();
134	var result = calculator.Add(0, 0);
135	Assert.Equal(0, result);
136	}
137	```
138
139	### [Theory] + [InlineData] - 參數化測試
140
141	用於測試多個輸入組合：
142
143	```csharp
144	[Theory]
145	[InlineData(1, 2, 3)]
146	[InlineData(-1, 1, 0)]
147	[InlineData(0, 0, 0)]
148	[InlineData(100, -50, 50)]
149	public void Add_輸入各種數值組合_應回傳正確結果(int a, int b, int expected)
150	{
151	var calculator = new Calculator();
152	var result = calculator.Add(a, b);
153	Assert.Equal(expected, result);
154	}
155	```
156
157	### 測試多個無效輸入
158
159	```csharp
160	[Theory]
161	[InlineData("invalid-email")]
162	[InlineData("@example.com")]
163	[InlineData("test@")]
164	[InlineData("test.example.com")]
165	public void IsValidEmail_輸入無效Email格式_應回傳False(string invalidEmail)
166	{
167	var emailHelper = new EmailHelper();
168	var result = emailHelper.IsValidEmail(invalidEmail);
169	Assert.False(result);
170	}
171	```
172
173	## 例外測試
174
175	測試預期會拋出例外的情況：
176
177	```csharp
178	[Fact]
179	public void Divide_輸入10和0_應拋出DivideByZeroException()
180	{
181	// Arrange
182	var calculator = new Calculator();
183	const decimal dividend = 10m;
184	const decimal divisor = 0m;
185
186	// Act & Assert
187	var exception = Assert.Throws<DivideByZeroException>(
188	() => calculator.Divide(dividend, divisor)
189	);
190
191	// 驗證例外訊息
192	Assert.Equal("除數不能為零", exception.Message);
193	}
194	```
195
196	## 測試專案結構
197
198	建議的專案結構：
199
200	```text
201	Solution/
202	├── src/
203	│ └── MyProject/
204	│ ├── Calculator.cs
205	│ └── MyProject.csproj
206	└── tests/
207	└── MyProject.Tests/
208	├── CalculatorTests.cs
209	└── MyProject.Tests.csproj
210	```
211
212	## 測試專案範本 (.csproj)
213
214	```xml
215	<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
216
217	<PropertyGroup>
218	<TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
219	<ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
220	<Nullable>enable</Nullable>
221	<IsPackable>false</IsPackable>
222	</PropertyGroup>
223
224	<ItemGroup>
225	<PackageReference Include="

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1	# .NET 單元測試基礎指南
2
3	## FIRST 原則
4
5	好的單元測試遵循以下原則，因為這些原則能確保測試的可靠性與維護性：
6
7	### F - Fast (快速)
8
9	測試執行時間應在毫秒級，不依賴外部資源。
10
11	```csharp
12	[Fact] // Fast: 不依賴外部資源，執行快速
13	public void Add_輸入1和2_應回傳3()
14	{
15	// 純記憶體運算，無 I/O 或網路延遲
16	var calculator = new Calculator();
17	var result = calculator.Add(1, 2);
18	Assert.Equal(3, result);
19	}
20	```
21
22	### I - Independent (獨立)
23
24	測試之間不應有相依性，每個測試都建立新的實例。
25
26	```csharp
27	[Fact] // Independent: 每個測試都建立新的實例
28	public void Increment_從0開始_應回傳1()
29	{
30	var counter = new Counter(); // 每個測試都建立新的實例，不受其他測試影響
31	counter.Increment();
32	Assert.Equal(1, counter.Value);
33	}
34	```
35
36	### R - Repeatable (可重複)
37
38	在任何環境都能得到相同結果，不依賴外部狀態。
39
40	```csharp
41	[Fact] // Repeatable: 每次執行都得到相同結果
42	public void Increment_多次執行_應產生一致結果()
43	{
44	var counter = new Counter();
45	counter.Increment();
46	counter.Increment();
47	counter.Increment();
48
49	// 每次執行這個測試都會得到相同結果
50	Assert.Equal(3, counter.Value);
51	}
52	```
53
54	### S - Self-Validating (自我驗證)
55
56	測試結果應為明確的通過或失敗，使用清晰的斷言。
57
58	```csharp
59	[Fact] // Self-Validating: 明確的驗證
60	public void IsValidEmail_輸入有效Email_應回傳True()
61	{
62	var emailHelper = new EmailHelper();
63	var result = emailHelper.IsValidEmail("test@example.com");
64
65	Assert.True(result); // 明確的通過或失敗
66	}
67	```
68
69	### T - Timely (及時)
70
71	測試應在產品程式碼之前或同時撰寫，確保程式碼的可測試性。
72
73	## 3A Pattern 結構
74
75	每個測試方法遵循 Arrange-Act-Assert 模式，這種結構讓測試意圖一目了然：
76
77	```csharp
78	[Fact]
79	public void Add_輸入負數和正數_應回傳正確結果()
80	{
81	// Arrange - 準備測試資料與相依物件
82	var calculator = new Calculator();
83	const int a = -5;
84	const int b = 3;
85	const int expected = -2;
86
87	// Act - 執行被測試的方法
88	var result = calculator.Add(a, b);
89
90	// Assert - 驗證結果是否符合預期
91	Assert.Equal(expected, result);
92	}
93	```
94
95	### 各區塊職責
96
97	\| 區塊 \| 職責 \| 注意事項 \|
98	\| ----------- \| ------------------------------ \| ----------------------------------- \|
99	\| Arrange \| 準備測試所需的物件、資料、Mock \| 使用 `const` 宣告常數值，提高可讀性 \|
100	\| Act \| 執行被測試的方法 \| 通常只有一行，呼叫被測方法 \|
101	\| Assert \| 驗證結果 \| 每個測試只驗證一個行為 \|
102
103	## 測試命名規範
104
105	使用以下格式命名測試方法：
106
107	```text
108	[被測試方法名稱]_[測試情境]_[預期行為]
109	```
110
111	### 命名範例
112
113	\| 方法名稱 \| 說明 \|
114	\| ---------------------------------------------- \| ------------ \|
115	\| `Add_輸入1和2_應回傳3` \| 測試正常輸入 \|
116	\| `Add_輸入負數和正數_應回傳正確結果` \| 測試邊界條件 \|
117	\| `Divide_輸入10和0_應拋出DivideByZeroException` \| 測試例外情況 \|
118	\| `IsValidEmail_輸入null值_應回傳False` \| 測試無效輸入 \|
119	\| `GetDomain_輸入有效Email_應回傳網域名稱` \| 測試回傳值 \|
120
121	> 提示：使用中文命名可以讓測試報告更易讀，特別是在團隊溝通時。
122
123	## xUnit 測試屬性
124
125	### [Fact] - 單一測試案例
126
127	用於測試單一情境：
128
129	```csharp
130	[Fact]
131	public void Add_輸入0和0_應回傳0()
132	{
133	var calculator = new Calculator();
134	var result = calculator.Add(0, 0);
135	Assert.Equal(0, result);
136	}
137	```
138
139	### [Theory] + [InlineData] - 參數化測試
140
141	用於測試多個輸入組合：
142
143	```csharp
144	[Theory]
145	[InlineData(1, 2, 3)]
146	[InlineData(-1, 1, 0)]
147	[InlineData(0, 0, 0)]
148	[InlineData(100, -50, 50)]
149	public void Add_輸入各種數值組合_應回傳正確結果(int a, int b, int expected)
150	{
151	var calculator = new Calculator();
152	var result = calculator.Add(a, b);
153	Assert.Equal(expected, result);
154	}
155	```
156
157	### 測試多個無效輸入
158
159	```csharp
160	[Theory]
161	[InlineData("invalid-email")]
162	[InlineData("@example.com")]
163	[InlineData("test@")]
164	[InlineData("test.example.com")]
165	public void IsValidEmail_輸入無效Email格式_應回傳False(string invalidEmail)
166	{
167	var emailHelper = new EmailHelper();
168	var result = emailHelper.IsValidEmail(invalidEmail);
169	Assert.False(result);
170	}
171	```
172
173	## 例外測試
174
175	測試預期會拋出例外的情況：
176
177	```csharp
178	[Fact]
179	public void Divide_輸入10和0_應拋出DivideByZeroException()
180	{
181	// Arrange
182	var calculator = new Calculator();
183	const decimal dividend = 10m;
184	const decimal divisor = 0m;
185
186	// Act & Assert
187	var exception = Assert.Throws<DivideByZeroException>(
188	() => calculator.Divide(dividend, divisor)
189	);
190
191	// 驗證例外訊息
192	Assert.Equal("除數不能為零", exception.Message);
193	}
194	```
195
196	## 測試專案結構
197
198	建議的專案結構：
199
200	```text
201	Solution/
202	├── src/
203	│ └── MyProject/
204	│ ├── Calculator.cs
205	│ └── MyProject.csproj
206	└── tests/
207	└── MyProject.Tests/
208	├── CalculatorTests.cs
209	└── MyProject.Tests.csproj
210	```
211
212	## 測試專案範本 (.csproj)
213
214	```xml
215	<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
216
217	<PropertyGroup>
218	<TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
219	<ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
220	<Nullable>enable</Nullable>
221	<IsPackable>false</IsPackable>
222	</PropertyGroup>
223
224	<ItemGroup>
225	<PackageReference Include="

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