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【Angular】fakeAsyncを使ったシンプルな非同期テスト

【Angular】fakeAsyncを使ったシンプルな非同期テスト
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こんにちは!

最近、Angularアプリケーションのテストについて考えていますか?

Angularのテストで非同期処理をどう扱えばいいんだろう…
タイマーやアニメーションのテストって難しそう…
AngularのfakeAsyncって何だろう?使い方がわからない…

もしかすると、こんな疑問を抱えているかもしれませんね。

この記事では、Angular開発者のみなさんに向けて、非同期テストの悩みを解決する強力なツール「fakeAsync」の使い方から応用テクニック、実践的なサンプルまでを詳しく解説していきます。

この記事は、以下のような方におすすめです。

この記事はこんな人におすすめ!
  • Angular の非同期処理のテストで悩んでいる方
  • タイマーやアニメーションのテストをスムーズに行いたい方
  • fakeAsync と tick の違いを理解したい方
  • Angular のテストをより効率的に書きたい方

この記事を読めば、Angularの非同期テストが格段にラクになり、バグの少ない高品質なアプリケーション開発を実現できるようになります。さらに、テスト時間を短縮するテクニックまで余すことなくお伝えします。

「Angular のテストをもっと効率的に書きたい!」「非同期処理のテストでつまづいている」と感じているあなたは、ぜひ最後まで読んでください。

それでは、順を追って詳しく見ていきましょう!

Angular における非同期テストの課題

まず、なぜAngularアプリケーションのテストで非同期処理が課題になるのか、その背景を理解しましょう。

非同期処理とテストの難しさ

Webアプリケーションでは、APIリクエスト、タイマー、ユーザーイベントなど、さまざまな非同期処理が発生します。これらの処理は、即座に結果が返ってくるわけではなく、一定の時間が経過した後に完了します。

例えば、以下のようなシナリオがあります。

  • ユーザーがボタンをクリックすると、APIリクエストが送信される
  • 3秒後にタイマーが発火して、画面の表示が更新される
  • アニメーションが完了した後に、次の処理が実行される

これらの非同期処理をテストする際、以下のような問題が発生します。

待ち時間による遅延
実際の時間を待つと、テスト実行に時間がかかりすぎてしまいます。
タイミングの不確実性
ネットワーク状況などによって処理時間が変動するため、テストが不安定になります。
複雑なコールバック管理
複数の非同期処理が連続する場合、テストコードが複雑になりがちです。

これらの問題を解決するために、AngularはfakeAsyncというテストユーティリティを提供しています。

Angularにおける非同期テストの方法

Angularでは、非同期処理をテストするための主な方法が3つあります。

テスト方法 特徴 適用場面
async/await Promise ベースの非同期処理に適している シンプルな非同期処理のテスト
waitForAsync Zone.js を利用して非同期処理の完了を待つ 複雑な非同期チェーンのテスト
fakeAsync 仮想的な時間を操作できる タイマーやアニメーションのテスト

この中でも、fakeAsyncは非同期処理のテストを劇的に簡素化し、テスト実行時間を短縮する強力なツールです。実際の時間を待つ代わりに、仮想的な時間を操作することで、効率的にテストを実行できます。

fakeAsyncとは何か?その基本概念

それでは、fakeAsyncとは具体的にどのようなもので、どのような仕組みで動作するのか見ていきましょう。

fakeAsyncの基本概念

fakeAsyncは、Angular のテストユーティリティで、非同期処理を同期的に書けるようにする機能です。これにより、実際の時間を待たずに、非同期コードの動作をテストできるようになります。

通常、setTimeoutsetIntervalなどの非同期処理を含むコードをテストする場合、実際にその時間を待つ必要があります。例えば、3秒後に実行される処理をテストするためには、テストコードも3秒待たなければなりません。

しかし、fakeAsyncを使用すると、仮想的なタイマーを制御できるようになるため、実際に待つ必要がなくなります。これにより、テストの実行時間が大幅に短縮されます。

Zone.jsとの関係

fakeAsyncの仕組みを理解するには、Zone.jsについて知っておく必要があります。

Zone.jsは、JavaScriptの実行コンテキストを管理するライブラリで、Angularに統合されています。これにより、非同期処理を追跡したり、変更検知を自動的にトリガーしたりする機能が実現されています。

fakeAsyncは、Zone.jsの機能を利用して、次のようなことを実現しています。

  1. 非同期処理(タイマーやPromise)をインターセプトする
  2. 実際の時間の経過を模倣する仮想的なタイマーを提供する
  3. テスト内で時間の流れを制御できるようにする

これにより、テストコード内で非同期処理を同期的に書けるようになり、コードの可読性と実行効率が向上します。

fakeAsyncとtickの関係

fakeAsyncと一緒に使われるのがtick関数です。tickは、仮想的な時間を進める役割を果たします。

例えば、setTimeout(() => { ... }, 1000)というコードがある場合、テスト内でtick(1000)を呼び出すことで、1000ミリ秒(1秒)の時間経過をシミュレートします。これにより、setTimeoutのコールバックが即座に実行されます。

fakeAsynctickの関係は以下のようになります。

  • fakeAsync: 仮想的な時間環境を作成する
  • tick: その環境内で時間を進める

これらの機能を使うことで、非同期コードのテストを同期的に書くことができるのです。

fakeAsyncの基本的な使い方

では、実際にfakeAsyncを使ったテストコードの書き方を見ていきましょう。

基本的なテストの書き方

fakeAsyncは、テスト関数をラップする形で使用します。以下が基本的な使い方です。

import { fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';

describe('非同期テストのサンプル', () => {
  it('タイマーのテスト', fakeAsync(() => {
    let called = false;

    setTimeout(() => {
      called = true;
    }, 1000);

    tick(1000);

    expect(called).toBe(true);
  }));
});

このテストでは、以下のことが行われています。

  1. fakeAsyncでテスト関数をラップする
  2. setTimeoutで1秒後にcalledフラグをtrueに設定する
  3. tick(1000)で1秒の時間経過をシミュレートする
  4. calledフラグがtrueになっていることを検証する

実際には1秒待つことなく、すぐにテストが完了します。

tickの使い方と動作原理

tick関数は、仮想的な時間を指定した分だけ進める役割を果たします。tickを呼び出すと、その時間内に予定されている全ての非同期処理(タイマーやPromiseなど)が実行されます。

tickの基本的な使い方は以下の通りです。

// 指定した時間(ミリ秒)だけ時間を進める
tick(1000); // 1秒進める

// 引数なしで呼び出すと、待機中のマイクロタスク(Promise)を実行
tick();

// 大きな値を指定すると、その時間内の全てのタイマーが実行される
tick(10000); // 10秒分の全てのタイマーを実行

tickを使用する際の注意点として、その時点で登録されているタイマーよりも大きな時間を指定しすぎると、エラーが発生する可能性があります。これは、未処理のタイマーがないのに時間を進めようとしていることを示しています。

flushの使い方と動作原理

flushは、tickの特殊なバージョンで、待機中の全ての非同期処理を一度に実行します。時間を指定する必要がなく、登録されている全てのタイマーが終了するまで仮想時間を進めます。

import { fakeAsync, flush } from '@angular/core/testing';

it('複数のタイマーをテスト', fakeAsync(() => {
  let flag1 = false, flag2 = false;

  setTimeout(() => { flag1 = true; }, 100);
  setTimeout(() => { flag2 = true; }, 500);

  flush(); // 全てのタイマーを実行

  expect(flag1).toBe(true);
  expect(flag2).toBe(true);
}));

flushは、正確な時間を気にせず、全ての非同期処理の完了だけを確認したい場合に便利です。

fakeAsyncの応用テクニック

基本を理解したところで、より実践的なfakeAsyncの使い方を見ていきましょう。

複数の非同期処理のテスト

実際のアプリケーションでは、複数の非同期処理が連続して、あるいは並行して実行されることがあります。fakeAsyncを使用すれば、これらを簡潔にテストできます。

it('複数の非同期処理のテスト', fakeAsync(() => {
  let step = 0;

  // 複数のタイマーを設定
  setTimeout(() => { step = 1; }, 100);
  setTimeout(() => { step = 2; }, 200);
  setTimeout(() => { step = 3; }, 300);

  // 100ms進める
  tick(100);
  expect(step).toBe(1);

  // さらに100ms進める
  tick(100);
  expect(step).toBe(2);

  // さらに100ms進める
  tick(100);
  expect(step).toBe(3);
}));

このテストでは、時間の経過とともに値が変化していくことを検証しています。実際の時間を待つことなく、瞬時にテストが完了します。

Promiseを含むテスト

fakeAsyncは、Promise ベースの非同期処理もテストできます。ただし、Promise の解決を反映させるためには、tick()(引数なし)を呼び出す必要があります。

it('Promiseのテスト', fakeAsync(() => {
  let result = '';

  Promise.resolve('success').then((value) => {
    result = value;
  });

  // この時点ではPromiseはまだ解決されていない
  expect(result).toBe('');

  // Promiseを解決させる
  tick();

  // Promiseが解決され、resultが更新されている
  expect(result).toBe('success');
}));

Promise チェーンがある場合も、各 Promise の解決ごとに tick() を呼び出す必要があります。

HTTPリクエストのテスト

Angular の HttpClient を使用したHTTPリクエストも、fakeAsyncHttpTestingControllerを組み合わせてテストできます。

import { HttpClientTestingModule, HttpTestingController } from '@angular/common/http/testing';
import { TestBed, fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';
import { HttpClient } from '@angular/common/http';

describe('HTTP テスト', () => {
  let http: HttpClient;
  let httpTestingController: HttpTestingController;

  beforeEach(() => {
    TestBed.configureTestingModule({
      imports: [HttpClientTestingModule]
    });

    http = TestBed.inject(HttpClient);
    httpTestingController = TestBed.inject(HttpTestingController);
  });

  it('HTTPリクエストのテスト', fakeAsync(() => {
    let result: any = null;

    http.get('/api/data').subscribe(data => {
      result = data;
    });

    // リクエストをモック
    const req = httpTestingController.expectOne('/api/data');
    req.flush({ message: 'Success' });

    // Promiseを解決
    tick();

    expect(result).toEqual({ message: 'Success' });

    // 未処理のリクエストがないことを確認
    httpTestingController.verify();
  }));
});

このテストでは、HttpClientのリクエストをモック化し、その応答を制御しています。tick()を呼び出すことで、Observableのサブスクリプションが実行され、結果が反映されます。

fakeAsyncの実践的な例

ここからは、より実践的なシナリオでのfakeAsyncの使い方を見ていきましょう。

コンポーネントのタイマー機能のテスト

タイマー機能を持つコンポーネントのテスト例を見てみましょう。以下は、3秒のカウントダウンを行うシンプルなコンポーネントです。

// countdown.component.ts
import { Component, OnInit } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'app-countdown',
  template: '<p>残り時間: {{ seconds }}秒</p>'
})
export class CountdownComponent implements OnInit {
  seconds = 3;

  ngOnInit() {
    this.startCountdown();
  }

  startCountdown() {
    const timer = setInterval(() => {
      this.seconds -= 1;

      if (this.seconds <= 0) {
        clearInterval(timer);
      }
    }, 1000);
  }
}

このコンポーネントをテストするコードは以下のようになります。

import { ComponentFixture, TestBed, fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';
import { CountdownComponent } from './countdown.component';

describe('CountdownComponent', () => {
  let component: CountdownComponent;
  let fixture: ComponentFixture<CountdownComponent>;

  beforeEach(async () => {
    await TestBed.configureTestingModule({
      imports: [CountdownComponent],
    }).compileComponents();
    fixture = TestBed.createComponent(CountdownComponent);
    component = fixture.componentInstance;
  });

  it('3秒のカウントダウンが正しく動作すること', fakeAsync(() => {
    fixture.detectChanges(); // ngOnInitを呼び出す

    expect(component.seconds).toBe(3);

    tick(1000);
    expect(component.seconds).toBe(2);

    tick(1000);
    expect(component.seconds).toBe(1);

    tick(1000);
    expect(component.seconds).toBe(0);

    // さらに時間が経過しても0のまま
    tick(1000);
    expect(component.seconds).toBe(0);
  }));
});

このテストでは、実際に3秒待つことなく、カウントダウンの全過程をテストしています。各tick(1000)の呼び出しで1秒の時間経過をシミュレートし、コンポーネントの状態が期待通りに変化することを確認しています。

非同期データ取得のテスト

Angular アプリケーションにおけるデータサービスの非同期処理をテストする例を見てみましょう。例えば、APIからユーザーデータを取得するシンプルなサービスの場合です。

// user.service.ts
import { Injectable } from '@angular/core';
import { Observable, of } from 'rxjs';
import { delay } from 'rxjs/operators';

export interface User {
  id: number;
  name: string;
}

@Injectable({
  providedIn: 'root'
})
export class UserService {
  private users: User[] = [
    { id: 1, name: 'Alice' },
    { id: 2, name: 'Bob' },
    { id: 3, name: 'Charlie' }
  ];

  // APIリクエストをシミュレートする(実際の遅延を伴う)
  getUsers(): Observable<User[]> {
    return of(this.users).pipe(
      delay(1000) // 1秒の遅延をシミュレート
    );
  }

  getUserById(id: number): Observable<User | undefined> {
    const user = this.users.find(u => u.id === id);
    // APIリクエストをシミュレート
    return of(user).pipe(
      delay(500) // 500msの遅延
    );
  }
}

このサービスをテストするコードは以下のようになります。

import { TestBed, fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';
import { UserService } from './user.service';

describe('UserService', () => {
  let service: UserService;

  beforeEach(() => {
    TestBed.configureTestingModule({});
    service = TestBed.inject(UserService);
  });

  it('全ユーザーを取得できること', fakeAsync(() => {
    let users: any[] = [];

    service.getUsers().subscribe(result => {
      users = result;
    });

    // 最初はデータがまだ取得されていない
    expect(users.length).toBe(0);

    // 1秒の遅延をシミュレート
    tick(1000);

    // データが取得されている
    expect(users.length).toBe(3);
    expect(users[0].name).toBe('Alice');
  }));

  it('IDでユーザーを検索できること', fakeAsync(() => {
    let user: any = null;

    service.getUserById(2).subscribe(result => {
      user = result;
    });

    // 最初はデータがまだ取得されていない
    expect(user).toBeNull();

    // 500msの遅延をシミュレート
    tick(500);

    // 指定したIDのユーザーが取得されている
    expect(user).toBeDefined();
    expect(user?.id).toBe(2);
    expect(user?.name).toBe('Bob');
  }));
});

このテストでは、サービスが非同期的にデータを取得する様子をシミュレートしています。tick(1000)tick(500)を呼び出すことで、それぞれの遅延後にデータが正しく取得されることを確認しています。実際のAPIリクエストと違って、テストの実行時間は短く、安定したテスト結果が得られます。

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まとめ

ここまで、Angular の fakeAsync について詳しく解説してきました。改めて、重要なポイントをおさらいしましょう。

  • fakeAsyncはAngularの非同期テストユーティリティで、仮想的な時間環境を提供します。
  • fakeAsyncでテスト関数をラップし、tickで時間を進めることで、非同期処理をシミュレートします。
  • 複数の非同期処理、Promise、HTTPリクエストなど、様々な非同期シナリオをテストできます。
  • コンポーネントのタイマー機能や非同期データ取得など、実際のユースケースでの使い方を学びました。

Angular の fakeAsync を使いこなすことで、非同期コードのテストが劇的に簡単になります。これにより、テストの実行時間が短縮され、より堅牢なアプリケーションを開発できるようになるでしょう。

あなたのAngular開発が、この記事を通じてより効率的になることを願っています!

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