Backend Testing

Backend Testing

When to use this skill

이 스킬을 트리거해야 하는 구체적인 상황을 나열합니다:

• 새 기능 개발: TDD(Test-Driven Development) 방식으로 테스트 먼저 작성
• API 엔드포인트 추가: REST API의 성공/실패 케이스 테스트
• 버그 수정: 회귀 방지를 위한 테스트 추가
• 리팩토링 전: 기존 동작을 보장하는 테스트 작성
• CI/CD 설정: 자동화된 테스트 파이프라인 구축

입력 형식 (Input Format)

사용자로부터 받아야 할 입력의 형식과 필수/선택 정보:

필수 정보

• 프레임워크: Express, Django, FastAPI, Spring Boot 등
• 테스트 도구: Jest, Pytest, Mocha/Chai, JUnit 등
• 테스트 대상: API 엔드포인트, 비즈니스 로직, DB 작업 등

선택 정보

• 데이터베이스: PostgreSQL, MySQL, MongoDB (기본값: in-memory DB)
• 모킹 라이브러리: jest.mock, sinon, unittest.mock (기본값: 프레임워크 내장)
• 커버리지 목표: 80%, 90% 등 (기본값: 80%)
• E2E 도구: Supertest, TestClient, RestAssured (선택)

입력 예시

Express.js API의 사용자 인증 엔드포인트를 테스트해줘:
- 프레임워크: Express + TypeScript
- 테스트 도구: Jest + Supertest
- 대상: POST /auth/register, POST /auth/login
- DB: PostgreSQL (테스트용 in-memory)
- 커버리지: 90% 이상

Instructions

단계별로 정확하게 따라야 할 작업 순서를 명시합니다.

Step 1: 테스트 환경 설정

테스트 프레임워크 및 도구를 설치하고 설정합니다.

작업 내용:

• 테스트 라이브러리 설치
• 테스트 데이터베이스 설정 (in-memory 또는 별도 DB)
• 환경변수 분리 (.env.test)
• jest.config.js 또는 pytest.ini 설정

예시 (Node.js + Jest + Supertest):

npm install --save-dev jest ts-jest @types/jest supertest @types/supertest

jest.config.js:

module.exports = {
  preset: 'ts-jest',
  testEnvironment: 'node',
  roots: ['<rootDir>/src'],
  testMatch: ['**/__tests__/**/*.test.ts'],
  collectCoverageFrom: [
    'src/**/*.ts',
    '!src/**/*.d.ts',
    '!src/__tests__/**'
  ],
  coverageThreshold: {
    global: {
      branches: 80,
      functions: 80,
      lines: 80,
      statements: 80
    }
  },
  setupFilesAfterEnv: ['<rootDir>/src/__tests__/setup.ts']
};

setup.ts (테스트 전역 설정):

import { db } from '../database';

// 각 테스트 전 DB 초기화
beforeEach(async () => {
  await db.migrate.latest();
  await db.seed.run();
});

// 각 테스트 후 정리
afterEach(async () => {
  await db.migrate.rollback();
});

// 모든 테스트 완료 후 연결 종료
afterAll(async () => {
  await db.destroy();
});

Step 2: Unit Test 작성 (비즈니스 로직)

개별 함수/클래스의 단위 테스트를 작성합니다.

작업 내용:

• 순수 함수 테스트 (의존성 없음)
• 모킹을 통한 의존성 격리
• Edge case 테스트 (경계값, 예외)
• AAA 패턴 (Arrange-Act-Assert)

판단 기준:

• 외부 의존성(DB, API) 없음 → 순수 Unit Test
• 외부 의존성 있음 → Mock/Stub 사용
• 복잡한 로직 → 다양한 입력 케이스 테스트

예시 (비밀번호 검증 함수):

// src/utils/password.ts
export function validatePassword(password: string): { valid: boolean; errors: string[] } {
  const errors: string[] = [];

  if (password.length < 8) {
    errors.push('Password must be at least 8 characters');
  }

  if (!/[A-Z]/.test(password)) {
    errors.push('Password must contain uppercase letter');
  }

  if (!/[a-z]/.test(password)) {
    errors.push('Password must contain lowercase letter');
  }

  if (!/\d/.test(password)) {
    errors.push('Password must contain number');
  }

  if (!/[!@#$%^&*]/.test(password)) {
    errors.push('Password must contain special character');
  }

  return { valid: errors.length === 0, errors };
}

// src/__tests__/utils/password.test.ts
import { validatePassword } from '../../utils/password';

describe('validatePassword', () => {
  it('should accept valid password', () => {
    const result = validatePassword('Password123!');
    expect(result.valid).toBe(true);
    expect(result.errors).toHaveLength(0);
  });

  it('should reject password shorter than 8 characters', () => {
    const result = validatePassword('Pass1!');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors).toContain('Password must be at least 8 characters');
  });

  it('should reject password without uppercase', () => {
    const result = validatePassword('password123!');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors).toContain('Password must contain uppercase letter');
  });

  it('should reject password without lowercase', () => {
    const result = validatePassword('PASSWORD123!');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors).toContain('Password must contain lowercase letter');
  });

  it('should reject password without number', () => {
    const result = validatePassword('Password!');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors).toContain('Password must contain number');
  });

  it('should reject password without special character', () => {
    const result = validatePassword('Password123');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors).toContain('Password must contain special character');
  });

  it('should return multiple errors for invalid password', () => {
    const result = validatePassword('pass');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.errors.length).toBeGreaterThan(1);
  });
});

Step 3: Integration Test (API 엔드포인트)

API 엔드포인트의 통합 테스트를 작성합니다.

작업 내용:

• HTTP 요청/응답 테스트
• 성공 케이스 (200, 201)
• 실패 케이스 (400, 401, 404, 500)
• 인증/권한 테스트
• 입력 검증 테스트

확인 사항:

• Status code 확인
• Response body 구조 검증
• Database 상태 변화 확인
• 에러 메시지 검증

예시 (Express.js + Supertest):

// src/__tests__/api/auth.test.ts
import request from 'supertest';
import app from '../../app';
import { db } from '../../database';

describe('POST /auth/register', () => {
  it('should register new user successfully', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        username: 'testuser',
        password: 'Password123!'
      });

    expect(response.status).toBe(201);
    expect(response.body).toHaveProperty('user');
    expect(response.body).toHaveProperty('accessToken');
    expect(response.body.user.email).toBe('test@example.com');

    // DB에 실제로 저장되었는지 확인
    const user = await db.user.findUnique({ where: { email: 'test@example.com' } });
    expect(user).toBeTruthy();
    expect(user.username).toBe('testuser');
  });

  it('should reject duplicate email', async () => {
    // 첫 번째 사용자 생성
    await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        username: 'user1',
        password: 'Password123!'
      });

    // 같은 이메일로 두 번째 시도
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        username: 'user2',
        password: 'Password123!'
      });

    expect(response.status).toBe(409);
    expect(response.body.error).toContain('already exists');
  });

  it('should reject weak password', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        username: 'testuser',
        password: 'weak'
      });

    expect(response.status).toBe(400);
    expect(response.body.error).toBeDefined();
  });

  it('should reject missing fields', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com'
        // username, password 누락
      });

    expect(response.status).toBe(400);
  });
});

describe('POST /auth/login', () => {
  beforeEach(async () => {
    // 테스트용 사용자 생성
    await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        username: 'testuser',
        password: 'Password123!'
      });
  });

  it('should login with valid credentials', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/login')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        password: 'Password123!'
      });

    expect(response.status).toBe(200);
    expect(response.body).toHaveProperty('accessToken');
    expect(response.body).toHaveProperty('refreshToken');
    expect(response.body.user.email).toBe('test@example.com');
  });

  it('should reject invalid password', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/login')
      .send({
        email: 'test@example.com',
        password: 'WrongPassword123!'
      });

    expect(response.status).toBe(401);
    expect(response.body.error).toContain('Invalid credentials');
  });

  it('should reject non-existent user', async () => {
    const response = await request(app)
      .post('/api/auth/login')
      .send({
        email: 'nonexistent@example.com',
        password: 'Password123!'
      });

    expect(response.status).toBe(401);
  });
});

Step 4: 인증/권한 테스트

JWT 토큰 및 권한 기반 접근 제어를 테스트합니다.

작업 내용:

• 토큰 없이 접근 시 401 확인
• 유효한 토큰으로 접근 성공 확인
• 만료된 토큰 처리 테스트
• Role-based 권한 테스트

예시:

describe('Protected Routes', () => {
  let accessToken: string;
  let adminToken: string;

  beforeEach(async () => {
    // 일반 사용자 토큰
    const userResponse = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'user@example.com',
        username: 'user',
        password: 'Password123!'
      });
    accessToken = userResponse.body.accessToken;

    // 관리자 토큰
    const adminResponse = await request(app)
      .post('/api/auth/register')
      .send({
        email: 'admin@example.com',
        username: 'admin',
        password: 'Password123!'
      });
    // DB에서 role을 'admin'으로 변경
    await db.user.update({
      where: { email: 'admin@example.com' },
      data: { role: 'admin' }
    });
    // 다시 로그인해서 새 토큰 받기
    const loginResponse = await request(app)
      .post('/api/auth/login')
      .send({
        email: 'admin@example.com',
        password: 'Password123!'
      });
    adminToken = loginResponse.body.accessToken;
  });

  describe('GET /api/auth/me', () => {
    it('should return current user with valid token', async () => {
      const response = await request(app)
        .get('/api/auth/me')
        .set('Authorization', `Bearer ${accessToken}`);

      expect(response.status).toBe(200);
      expect(response.body.user.email).toBe('user@example.com');
    });

    it('should reject request without token', async () => {
      const response = await request(app)
        .get('/api/auth/me');

      expect(response.status).toBe(401);
    });

    it('should reject request with invalid token', async () => {
      const response = await request(app)
        .get('/api/auth/me')
        .set('Authorization', 'Bearer invalid-token');

      expect(response.status).toBe(403);
    });
  });

  describe('DELETE /api/users/:id (Admin only)', () => {
    it('should allow admin to delete user', async () => {
      const targetUser = await db.user.findUnique({ where: { email: 'user@example.com' } });

      const response = await request(app)
        .delete(`/api/users/${targetUser.id}`)
        .set('Authorization', `Bearer ${adminToken}`);

      expect(response.status).toBe(200);
    });

    it('should forbid non-admin from deleting user', async () => {
      const targetUser = await db.user.findUnique({ where: { email: 'user@example.com' } });

      const response = await request(app)
        .delete(`/api/users/${targetUser.id}`)
        .set('Authorization', `Bearer ${accessToken}`);

      expect(response.status).toBe(403);
    });
  });
});

Step 5: Mocking 및 테스트 격리

외부 의존성을 모킹하여 테스트를 격리합니다.

작업 내용:

• 외부 API 모킹
• 이메일 발송 모킹
• 파일 시스템 모킹
• 시간 관련 함수 모킹

예시 (외부 API 모킹):

// src/services/emailService.ts
export async function sendVerificationEmail(email: string, token: string): Promise<void> {
  const response = await fetch('https://api.sendgrid.com/v3/mail/send', {
    method: 'POST',
    headers: { 'Authorization': `Bearer ${process.env.SENDGRID_API_KEY}` },
    body: JSON.stringify({
      to: email,
      subject: 'Verify your email',
      html: `<a href="https://example.com/verify?token=${token}">Verify</a>`
    })
  });

  if (!response.ok) {
    throw new Error('Failed to send email');
  }
}

// src/__tests__/services/emailService.test.ts
import { sendVerificationEmail } from '../../services/emailService';

// fetch 모킹
global.fetch = jest.fn();

describe('sendVerificationEmail', () => {
  beforeEach(() => {
    (fetch as jest.Mock).mockClear();
  });

  it('should send email successfully', async () => {
    (fetch as jest.Mock).mockResolvedValueOnce({
      ok: true,
      status: 200
    });

    await expect(sendVerificationEmail('test@example.com', 'token123'))
      .resolves
      .toBeUndefined();

    expect(fetch).toHaveBeenCalledWith(
      'https://api.sendgrid.com/v3/mail/send',
      expect.objectContaining({
        method: 'POST'
      })
    );
  });

  it('should throw error if email sending fails', async () => {
    (fetch as jest.Mock).mockResolvedValueOnce({
      ok: false,
      status: 500
    });

    await expect(sendVerificationEmail('test@example.com', 'token123'))
      .rejects
      .toThrow('Failed to send email');
  });
});

Output format

결과물이 따라야 할 정확한 형식을 정의합니다.

기본 구조

프로젝트/
├── src/
│   ├── __tests__/
│   │   ├── setup.ts                 # 테스트 전역 설정
│   │   ├── utils/
│   │   │   └── password.test.ts     # Unit tests
│   │   ├── services/
│   │   │   └── emailService.test.ts
│   │   └── api/
│   │       ├── auth.test.ts         # Integration tests
│   │       └── users.test.ts
│   └── ...
├── jest.config.js
└── package.json

테스트 실행 스크립트 (package.json)

{
  "scripts": {
    "test": "jest",
    "test:watch": "jest --watch",
    "test:coverage": "jest --coverage",
    "test:ci": "jest --ci --coverage --maxWorkers=2"
  }
}

커버리지 리포트

$ npm run test:coverage

--------------------------|---------|----------|---------|---------|
File                      | % Stmts | % Branch | % Funcs | % Lines |
--------------------------|---------|----------|---------|---------|
All files                 |   92.5  |   88.3   |   95.2  |   92.8  |
 auth/                    |   95.0  |   90.0   |  100.0  |   95.0  |
  middleware.ts           |   95.0  |   90.0   |  100.0  |   95.0  |
  routes.ts               |   95.0  |   90.0   |  100.0  |   95.0  |
 utils/                   |   90.0  |   85.0   |   90.0  |   90.0  |
  password.ts             |   90.0  |   85.0   |   90.0  |   90.0  |
--------------------------|---------|----------|---------|---------|

Constraints

반드시 지켜야 할 규칙과 금지 사항을 명시합니다.

필수 규칙 (MUST)

1. 테스트 격리: 각 테스트는 독립적으로 실행 가능해야 함

   • beforeEach/afterEach로 상태 초기화
   • 테스트 순서에 의존하지 않음

2. 명확한 테스트명: 테스트가 무엇을 검증하는지 이름에서 알 수 있어야 함

   • ✅ 'should reject duplicate email'
   • ❌ 'test1'

3. AAA 패턴: Arrange(준비) - Act(실행) - Assert(검증) 구조

   • 가독성 향상
   • 테스트 의도 명확화

금지 사항 (MUST NOT)

1. 프로덕션 DB 사용 금지: 테스트는 별도 DB 또는 in-memory DB 사용

   • 실제 데이터 손실 위험
   • 테스트 격리 불가

2. 실제 외부 API 호출 금지: 외부 서비스는 모킹

   • 네트워크 의존성 제거
   • 테스트 속도 향상
   • 비용 절감

3. Sleep/Timeout 남용 금지: 시간 기반 테스트는 가짜 타이머 사용

   • jest.useFakeTimers()
   • 테스트 속도 저하 방지

보안 규칙

• 민감정보 하드코딩 금지: 테스트 코드에도 API 키, 비밀번호 하드코딩 금지
• 환경변수 분리: .env.test 파일 사용

Examples

예시 1: Python FastAPI 테스트 (Pytest)

상황: FastAPI REST API 테스트

사용자 요청:

FastAPI로 만든 사용자 API를 pytest로 테스트해줘.

최종 결과:

# tests/conftest.py
import pytest
from fastapi.testclient import TestClient
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

from app.main import app
from app.database import Base, get_db

# In-memory SQLite for tests
SQLALCHEMY_DATABASE_URL = "sqlite:///./test.db"
engine = create_engine(SQLALCHEMY_DATABASE_URL, connect_args={"check_same_thread": False})
TestingSessionLocal = sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine)

@pytest.fixture(scope="function")
def db_session():
    Base.metadata.create_all(bind=engine)
    db = TestingSessionLocal()
    try:
        yield db
    finally:
        db.close()
        Base.metadata.drop_all(bind=engine)

@pytest.fixture(scope="function")
def client(db_session):
    def override_get_db():
        try:
            yield db_session
        finally:
            db_session.close()

    app.dependency_overrides[get_db] = override_get_db
    yield TestClient(app)
    app.dependency_overrides.clear()

# tests/test_auth.py
def test_register_user_success(client):
    response = client.post("/auth/register", json={
        "email": "test@example.com",
        "username": "testuser",
        "password": "Password123!"
    })

    assert response.status_code == 201
    assert "access_token" in response.json()
    assert response.json()["user"]["email"] == "test@example.com"

def test_register_duplicate_email(client):
    # First user
    client.post("/auth/register", json={
        "email": "test@example.com",
        "username": "user1",
        "password": "Password123!"
    })

    # Duplicate email
    response = client.post("/auth/register", json={
        "email": "test@example.com",
        "username": "user2",
        "password": "Password123!"
    })

    assert response.status_code == 409
    assert "already exists" in response.json()["detail"]

def test_login_success(client):
    # Register
    client.post("/auth/register", json={
        "email": "test@example.com",
        "username": "testuser",
        "password": "Password123!"
    })

    # Login
    response = client.post("/auth/login", json={
        "email": "test@example.com",
        "password": "Password123!"
    })

    assert response.status_code == 200
    assert "access_token" in response.json()

def test_protected_route_without_token(client):
    response = client.get("/auth/me")
    assert response.status_code == 401

def test_protected_route_with_token(client):
    # Register and get token
    register_response = client.post("/auth/register", json={
        "email": "test@example.com",
        "username": "testuser",
        "password": "Password123!"
    })
    token = register_response.json()["access_token"]

    # Access protected route
    response = client.get("/auth/me", headers={
        "Authorization": f"Bearer {token}"
    })

    assert response.status_code == 200
    assert response.json()["email"] == "test@example.com"

Best practices

품질 향상

1. TDD (Test-Driven Development): 코드 작성 전에 테스트 먼저

   • 요구사항 명확화
   • 설계 개선
   • 높은 커버리지 자연스럽게 달성

2. Given-When-Then 패턴: BDD 스타일로 테스트 작성

   it('should return 404 when user not found', async () => {
     // Given: 존재하지 않는 사용자 ID
     const nonExistentId = 'non-existent-uuid';
   
     // When: 해당 사용자 조회 시도
     const response = await request(app).get(`/users/${nonExistentId}`);
   
     // Then: 404 응답
     expect(response.status).toBe(404);
   });
   

3. Test Fixtures: 재사용 가능한 테스트 데이터

   const validUser = {
     email: 'test@example.com',
     username: 'testuser',
     password: 'Password123!'
   };
   

효율성 개선

• 병렬 실행: Jest의 --maxWorkers 옵션으로 테스트 속도 향상
• Snapshot Testing: UI 컴포넌트나 JSON 응답 스냅샷 저장
• Coverage 임계값: jest.config.js에서 최소 커버리지 강제

자주 발생하는 문제 (Common Issues)

문제 1: 테스트 간 상태 공유로 인한 실패

증상: 개별 실행은 성공하지만 전체 실행 시 실패

원인: beforeEach/afterEach 누락으로 DB 상태 공유

해결방법:

beforeEach(async () => {
  await db.migrate.rollback();
  await db.migrate.latest();
});

문제 2: "Jest did not exit one second after the test run"

증상: 테스트 완료 후 프로세스가 종료되지 않음

원인: DB 연결, 서버 등이 정리되지 않음

해결방법:

afterAll(async () => {
  await db.destroy();
  await server.close();
});

문제 3: 비동기 테스트 타임아웃

증상: "Timeout - Async callback was not invoked"

원인: async/await 누락 또는 Promise 미처리

해결방법:

// ❌ 나쁜 예
it('should work', () => {
  request(app).get('/users');  // Promise 미처리
});

// ✅ 좋은 예
it('should work', async () => {
  await request(app).get('/users');
});

References

공식 문서

• Jest Documentation
• Pytest Documentation
• Supertest GitHub

학습 자료

• Testing JavaScript with Kent C. Dodds
• Test-Driven Development by Example (Kent Beck)

도구

• Istanbul/nyc - 코드 커버리지
• nock - HTTP 모킹
• faker.js - 테스트 데이터 생성

Metadata

버전

• 현재 버전: 1.0.0
• 최종 업데이트: 2025-01-01
• 호환 플랫폼: Claude, ChatGPT, Gemini

관련 스킬

• api-design: API와 함께 테스트 설계
• authentication-setup: 인증 시스템 테스트

태그

#testing #backend #Jest #Pytest #unit-test #integration-test #TDD #API-test