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:source-highlighter: coderay
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:icons: font
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:experimental:
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:!sectnums:
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:imagesdir: ./images/
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:handout: ./code/
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:logo: IT.PROG2 -
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ifdef::backend-html5[]
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:logo: image:PROG2-300x300.png[IT.PROG2,100,100,role=right,fit=none,position=top right]
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endif::[]
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ifdef::backend-pdf[]
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:logo:
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endif::[]
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ifdef::env-github[]
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:tip-caption: :bulb:
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:note-caption: :information_source:
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:important-caption: :heavy_exclamation_mark:
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:caution-caption: :fire:
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:warning-caption: :warning:
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endif::[]
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// references
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:mockito-home: http://mockito.org/[Mockito Homepage]
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:mockito-docs: http://mockito.github.io/mockito/docs/current/org/mockito/Mockito.html[Mockito Dokumentation]
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:mockito-annotations: https://www.baeldung.com/mockito-annotations[Konkrete Beispiele mit Mockito]
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:planet-wissen-herz: https://www.planet-wissen.de/video-das-herz--wie-funktioniert-es-100.html[Planet Wissen]
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:maven-central: https://search.maven.org/search?q=a:mockito-core[MavenCentral]
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= {logo} Praktikum Mock-Testing
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== Einleitung
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Ziele dieses Praktikums sind:
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* Anwenden von erweiterten Testverfahren (Mocks, Spys)
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* Übung des Umgangs mit Mockito
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=== Voraussetzungen
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* Vorlesung Mock-Testing
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=== Tooling
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* Installiertes JDK 17+.
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* Gradle 7.4+
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* Mockito ab Version 2.
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=== Struktur
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Das Praktikum enthält verschiedene Arten von Aufgaben, die wie folgt gekennzeichnet sind:
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[TU] – Theoretische Übung::
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Dient der Repetition bzw. Vertiefung des Stoffes aus der Vorlesung und als Vorbereitung für die nachfolgenden Übungen.
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[PU] – Praktische Übung::
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Übungsaufgaben zur praktischen Vertiefung von Teilaspekten des behandelten Themas.
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[PA] – Pflichtaufgabe::
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Übergreifende Aufgabe zum Abschluss. Das Lösen dieser Aufgaben ist Pflicht. Sie muss bis zum definierten Zeitpunkt abgegeben werden, wird bewertet und ist Teil der Vornote.
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=== Zeit und Bewertung
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Für das Praktikum stehen zwei Wochen in den Praktikumslektionen und im Selbststudium zur Verfügung.
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Je nach Kenntniss- und Erfahrungsstufe benötigen Sie mehr oder weniger Zeit.
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Nutzen Sie die Gelegenheit, den Stoff zu vertiefen, auszuprobieren, Fragen zu stellen und Lösungen zu diskutieren (Intensive-Track).
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Falls Sie das Thema schon beherrschen, müssen Sie nur die Pflichtaufgaben lösen und bis zum angegebenen Zeitpunkt abgeben (Fast-Track).
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Sie können die Lösungen der Textaufgaben in diesem Praktikum direkt in den Java-Files als Kommentar hinzufügen - oder als Markdown-File neben den Java-Files.
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=== Referenzen
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* link:{handout}[Praktikumsverzeichnis – Quellcode, Projektstruktur]
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* link:{mockito-home}
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* link:{mockito-docs}
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* link:{mockito-annotations}
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:sectnums:
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:sectnumlevels: 2
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// Beginn des Aufgabenblocks
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== Herz
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Das menschliche Herz ist ein lebenswichtiges und kompliziertes Organ.
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Nur, wenn seine einzelnen "Bauteile" richtig koordiniert werden, kann es eine ausreichende Blutversorgung unseres Körpers gewährleisten.
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Da es beim Mocking um das Testen des Verhaltens eines Objekts geht, bietet sich das Herz als Beispiel an.
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Darum simulieren wir in dieser Aufgabe ein menschliches Herz.
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Eine kurze Erklärung der Funktionsweise des Herzens gibt es auf link:{planet-wissen-herz}.
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Einige Fakten über das Herz, die bei dieser Aufgabe helfen können -
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im Projekt werden englische Begriffe verwendet, die Sie in Klammern finden:
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* Das Herz (Heart) besteht aus zwei Hälften.
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* Jede Herzhälfte (Half) hat einen Vorhof (Atrium) und eine Herzkammer (Ventricle).
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Vorhöfe sammeln Blut, Herzkammern pressen es in den Körper.
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* Zwei Phasen wechseln sich jeweils ab.
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** Anspannungsphase: Systole
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** Entspannungsphase: Diastole
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* Die Herzklappen sind eine Art Rücklaufventile, es gibt 2 verschiedene:
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** 2 Segelklappen (AtrioventricularValve): verhindern, dass Blut in der Systole in den Vorhof zurückfliesst.
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** 2 Taschenklappen (SemilunarValve): verhindern, dass in der Diastole Blut ins Herz zurückfliesst.
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image:Heart_diagram-en.svg.png[pdfwidth=75%, width=600px]
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=== Ablauf des Herzschlags
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==== Diastole – Blut sammelt sich im Vorhof ("atrium")
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* Segelklappen ("atrioventricular valves") öffnen
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* Taschenklappen ("semilunar valves") schliessen
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* Vorhöfe ("atria") entspannen
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* Herzkammern ("ventricle") entspannen
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* Warten auf Systole
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==== Systole
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* Segelklappen schliessen
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* Taschenklappen öffnen
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* Herzkammern kontrahieren
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* Vorhöfe kontrahieren
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* Warten auf Diastole
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Es gibt die folgenden Klassen im Projekt:
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image:heartbeat_classdiagram.png[pdfwidth=75%, width=600px]
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Darüber hinaus gibt es eine Klasse `HeartTest`, die bereits mehrere Tests implementiert.
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Stubs sind nicht sehr intelligent und daher kann man häufig nur oberflächlich mit Stubs testen.
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Sie sollen mit Hilfe von Mock-Objekten die Tests noch gründlicher gestalten.
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Die Abhängigkeit für Mockito ist bereits für Sie in build.gradle erfasst worden.
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Studieren Sie kurz in diesem File, wie das gemacht wurde.
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Informationen dazu finden Sie auf der link:{mockito-home} und auf link:{maven-central}.
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Studieren bzw. überfliegen Sie bei dieser Gelegenheit auch gerade die link:{mockito-docs}.
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== Aufgaben
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=== Einführung in Mockito [PU]
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[loweralpha]
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. Studieren Sie die Testmethoden `HeartTest::testValveStatus()` und `HeartTest::testExecuteHartBeatErrorBehaviour()`.
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Dort wird *ein Teil* des Verhaltens des Herzens getestet.
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. Implementieren Sie die Methoden `Heart::executeDiastole()`, `Heart::executeSystole()` und `Heart::executeHeartBeat()` sodass die bestehenden Tests durchlaufen und das oben beschriebene Verhalten des Herzens modelliert wird.
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. (optional) Ein echtes Herz hat eine Schlagfrequenz.
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Implementieren Sie, dass das Herz nach jeder Systole pausiert.
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Sie können z. B. den aktuellen Thread 1000 ms lang anhalten mit
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+
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[source, Java]
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try {
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Thread.currentThread().sleep(1000);
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} catch (InterruptedException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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----
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=== Fragen zu Testing [TU]
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[loweralpha]
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. Testing kann in zwei unterschiedliche Strategien aufgeteilt werden.
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Zum einen gibt es White-Box Testing und zum zweiten Black-Box Testing.
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Was für Java Libraries gibt es um diese zwei Strategien zu testen?
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Wann wenden Sie welche Strategie an?
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. Das Erstellen von guten automatisierten Unit-Tests kann manchmal schwierig umzusetzen sein.
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Was ist der Hauptgrund dafür? Wie können Sie dieses Problem entschärfen?
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. Der Testfokus war bisher auf der Klasse `Heart`.
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Testen Sie jetzt die Klasse `Half`. Wo verwenden Sie Stubbing, wo Mocking?
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=== Vorbedingungen, Exceptions und Callback-Funktionen [PA]
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[loweralpha]
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. Testen Sie, dass beim Ausführen der Diastole und Systole alle Herzklappen in der richtigen Reihenfolge geöffnet und geschlossen werden.
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Implementieren Sie dafür die Methode `HeartTest::testValvesBehavior()` und benutzen Sie die von Mockito bereitgestellte Klasse `InOrder`. +
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Testen Sie auch, dass keine Methode unnötig oft aufgerufen wird (mit der Methode `Inorder::verifyNoMoreInteractions()`). +
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Benutzen Sie mindestens einmal die statische Methode `mock()` und einmal die Annotation `@Mock` von Mockito.
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. Die vorhandene Implementation des Testfalls `HeartTest::testExecuteHartBeatErrorBehaviour()` verwendet keine Mock-Objekte für die linke und rechte Herzhälfte.
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Implementieren Sie die Testmethode `HeartTest::testExecuteHartBeatErrorBehaviourWithStubbing()` analog zur bestehenden Variante, aber diesmal setzen Sie entsprechende Mock-Objekte für die Herzhälften ein.
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+
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TIP: Für das Stubbing werden Sie die `doThrow`- Methode von Mockito benötigen.
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Mit Stubbing ist die Konfiguration von Ihrem Mock-Objekt gemeint.
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. Die bestehende Implementierung hat einen ungenügenden Exception-Mechanismus.
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Beispielsweise führt die Herzhälfte (`Half`) ihre Methoden aus, auch wenn die notwendigen Vorbedingungen (d.h., die Klappenstellungen von `SemilunarValve` und `AtrioVentricularValve`)
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nicht gelten. +
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Beheben Sie dieses Problem, indem Sie in `Heart::executeDiastole()` und `Heart::executeSystole()` eine `InvalidValvePositionException` werfen,
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falls die notwendigen Vorbedingungen nicht in der korrekten Position (offen, geschlossen) sind. +
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Erstellen Sie zwei Methoden `testDiastoleException()` und `testSystoleException()` und setzen Sie Mocking und Stubbing ein, um diesen Exception-Mechanismus zu testen.
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. Die Klasse Pacemaker ist eine Implementation für einen Herzschrittmacher.
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Es ist eine unvollständige Implementation, reduziert auf das Wesentliche für den Inhalt des Praktikums.
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Ihre Aufgabe ist es, die Methode `Pacemaker::setHeartRate` mit zwei vorgegeben Testfällen zu testen. +
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Implementieren Sie Test-Methoden `PacemakerTest::testSetHeartRateRejectsFrequenciesOutOfRange` und `PacemakerTest::testSetHeartRateAppliesFrequenciesInsideRange`. +
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Die beiden Testfälle prüfen die Methode `Pacemaker::setHeartRate` darauf, ob sie korrekt reagiert, wenn das Herz die gewünschte Frequenz im einen Fall anwenden und im anderen Fall nicht anwenden kann.
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In diesem Szenario ist die Klasse `Pacemaker` die Class-Under-Test und die Klasse `Heart` eine Abhängigkeit für `Pacemaker`. +
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Verwenden Sie für die Klasse `Heart` ein entsprechendes Mock-Objekt und stubben Sie das Verhalten gemäss der Spezifikation von der Methode `Heart::setHeartRate()`.
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Eine Voraussetzung ist, dass Sie für beide Testfälle dasselbe Mock-Objekt mit demselben Stubbing verwenden können.
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Die Callback-Methode wird Ihnen dabei eine Hilfe sein.
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== Abschluss
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Stellen Sie sicher, dass die Tests der Pflichtaufgabe mittels `gradlew test` gestartet werden können und pushen Sie die Lösung vor der Deadline in Ihr Abgaberepository.
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