软件测试技术之单元测试—工程师 Style 的测试方法

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了软件测试技术之单元测试—工程师 Style 的测试方法。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

什么是单元测试?

Wikipedia 对单元测试的定义:

在计算机编程中,单元测试(Unit Testing)又称为模块测试,是针对程序模块(软件设计的最小单位)来进行正确性检验的测试工作。

在实际测试中,一个单元可以小到一个方法,也可以大到包含多个类。从定义上讲,单元测试和集成测试是有严格的区分的,但是在实际开发中它们可能并没有那么严格的界限。如果专门追求单元测试必须测试最小的单元,反而容易造成多余的测试并且不易维护。换句更严谨一点的说法,我们要考虑测试的场景再去选择不同粒度的测试。

单元测试和集成测试即可以手工执行,也可以是程序自动执行。但现在一般提到单元测试,都是指自动执行的测试。所以我们下面提到的单元测试,没有特别注明,都是泛指自动执行的单元测试或集成测试。

单元测试入门

下面我们先看两个案例,感受一下单元测试到底是什么样子的。

例子 1:生命游戏单元测试

我们先看一个很简单的例子,实现一个康威生命游戏。如果不了解康威生命游戏的话,可以看 Wikipedia 的介绍。假设我们实现时定义这样的接口:

public interface Game {

void init(int[][] shape) ; // 初始化游戏 board

void tick(); // 行进到在一个回合

int[][] get(); // 获取当前游戏 board

}

生命游戏有好几条规则,为了测试我们的实现是否正确,我们可以针对生命游戏的每个规则,写一个单元测试。下面测试的是复活的规则。

@Test

public void testRelive() {

int[][] shape = {{0, 0, 1}, {0, 0, 0}, {1, 0, 1}};

Game g = new GameImplSample(shape);

g.tick();

// 自己死亡,周围3个存活状态,复活

assertEquals(1, g.get()[1][1]);

}

例子 2:订单退款集成测试

我们在看一个稍微复杂一些的例子,测试的是订单退款的过程。

@Test

public void test300_doRefundItem() {

// 创建订单、支付,然后退款

Order order = createOrder(OrderSource.XR_DOCTOR);

order = fullPay(order, PayType.WECHAT_JS);

OrderItem item = _doItemRefund(order, 1, false);

// 检查退款中状态

OrderWhole orderWholeRefunding = findOrderWhole(order.getOrderNo());

isTrue(orderWholeRefunding.getRefundStatus().equals(

OrderRefundStatus.PARTIAL_REFUNDING));

isTrue(orderWholeRefunding.getRefunds().get(0).getStatus().equals(

RefundStatus.REFUNDING));

isTrue(orderWholeRefunding.getRefunds().get(0).getItemId().get().equals(

item.getId()));

// 构建退款的回调信息

List payments = findPayments(order.getId());

List refunds = findRefunds(order.getId());

wxRefundNotify(payments.get(0), refunds.get(0), WxRefundStatus.SUCCESS);

// 检查退款后状态

OrderWhole orderWholeFinish = assertRefund(order, FULL_PAID,

PARTIAL_REFUND_OK, RefundStatus.SUCCESS, RefundMode.ITEM, false);

isTrue(orderWholeFinish.getRefundFee() == item.getPaidPrice());

isTrue(orderWholeFinish.getIncomes().stream()

.filter(i -> i.getAmount() < 0).count() == 1);

}

单元测试执行

单元测试有很多种执行方式:

在 IDE 中执行

通过 mvn 或者 gradle 运行

在 CI 中执行

不论什么方式,单元测试都应该很容易就能运行,并给出一个测试结果。当然,单元测试运行速度得快,一般是在秒级的,太慢的话就不能及时获得反馈了。

为什么要写单元测试?

单元测试的好处

确保代码满足需求或者设计规格。 使用单元测试来测试代码,可以通过构造数据和前置条件,确保测试覆盖到需要测试的逻辑。而手工测试或 UI 测试则无法做到,并且往往更复杂。

快速定位并解决问题。 单元测试因为测试范围比较小,可以比较容易的定位到问题;而手工测试,常常需要耗费不少时间去定位问题。

确保代码永远满足需求规格。 一旦需要对实现进行修改,单元测试可以确保代码的正确性,极大的降低各种修改和重构的风险。特别是避免那些在意想不到之处出现的 BUG。

简化系统集成。 单元测试确保了系统或模块本身的正确性,集成时更不容易出错。

提高代码质量和可维护性。 不可测试的代码,其本身的抽象性、模块性、可维护性是有些问题的。例如不符合单一职责、接口隔离等设计原则,或者依赖了全局变量。可测试的代码,往往其质量相对会高一些。

提供文档和说明。 单元测试本身就是接口使用方法的很好的案例。

持续集成和持续交付

2010 年前后,大部分互联网公司的系统部署还是通过手工的方式进行的,往往要在半夜上线系统。但是之后持续集成、持续交付的理念不断推广,部署过程越来越灵活、顺畅。而单元测试则是持续集成和持续交付里重要的一环。

持续集成就是 Continuous Integration(CI),也就是指从开发上传代码、自动构建和测试、最后反馈结果的过程。

更进一步,如果自动构建和测试后,会自动发布到测试环境或预发布环境,执行更多测试(集成测试、自动化 UI 测试等),甚至最后直接发布,那这一过程就是持续交付(Continuous Delivery,CD)。业内有不少公司,比如亚马逊、Esty,可以做到每天几十甚至成百上千次生产环境部署,就是因为有比较完善的持续交付环境。

CI 已经是互联网行业必备标准,CD 也在互联网行业有了越来越多的实践,但是如果没有单元测试这一环节,CI 和 CD 的过程是有缺陷的。

怎么写单元测试?

JUnit 简介

基本上每种语言和框架都有不错的单元测试框架和工具,例如 Java 的 JUnit、Scala 的 ScalaTest、Python 的 unittest、JavaScript 的 Jest 等。上面的例子都是基于 JUnit 的,我们下面就简单介绍下 JUnit。

JUnit 里面每个 @Test 注解的方法,就是一个测试。@Ignore 可以忽略一个测试。@Before、@BeforeClass、@After、@AfterClass 可以在测试执行前后插入一些通用的操作,比如初始化和资源释放等等。

除了 assertEquals,JUnit 也支持不少其他的 assert 方法。例如 assertNull、assertArrayEquals、assertThrows、assertTimeout 等。另外也可以用第三方的 assert 库比如 Spring 的 Assert 或者 AssertJ。

除了可以测试普通的代码逻辑,JUnit 也可以进行异常测试和时间测试。异常测试是测试某段代码必须抛指定的异常,时间测试则是测试代码执行时间在一定范围内。

也可以对测试进行分组。例如可以分成 contractTest 、mockTest 和 unitTest,通过参数指定执行某个分组的测试。

这里就不做过多介绍了,想了解更多 JUnit 的可以去看 极客学院的 JUnit 教程 等资料。其他的单元测试框架,基本功能都是大同小异。

使用测试 Double

狭义的单元测试,我们是只测试单元本身。即使我们写的是广义的单元测试,它依然可能依赖其他模块,比如其他类的方法、第三方服务调用或者数据库查询等等,造成我们无法很方便的测试被测系统或模块。这时我们就需要使用测试 Double 了。

如果细究的话,测试 Double 分成好多种,比如什么 Dummies、Fakes 等等。但我认为我们只要弄清两类就可以了,也就是 Stub 和 Mock。

Stub

Stub 指那些包含了预定义好的数据并且在测试时返回给调用者的对象。Stub 常被用于我们不希望返回真实数据或者造成其他副作用的场景。

我们契约测试生成的、可以通过 spring cloud stubrunner 运行的 Stub Jar 就是一个 Stub。我们可以让 Stub 返回预设好的假数据,然后在单元测试里就可以依赖这些数据,对代码进行测试。例如,我们可以让用户查询 Stub 根据参数里的用户 ID 返回认证用户和未认证用户,然后我们就可以测试调用方在这两种情况下的处理逻辑了。

当然,Stub 也可以不是远程服务,而是另外一个类。所以我们经常说要针对接口编程,因为这样我们就可以很容易的创建一个接口的 Stub 实现,从而替换具体的类。

public class StubNameService implement NameService {

public String get(String userId) {

return ““Mock user name””;

}

}

public class UserServiceTest {

// UserService 依赖 NameService,会调用其 get 方法

@Inject

private UserService userService;

@Test

public void whenUserIdIsProvided_thenRetrievedNameIsCorrect() {

userService.setNameService(new StubNameService());

String testName = userService.getUserName(““SomeId””);

Assert.assertEquals(““Mock user name””, testName);

}

}

不过这样要实现很多 Stub 也是很麻烦的,现在我们已经不需要自己创建 Stub 了,因为有了各种 Mock 工具。

Mock

Mocks 指那些可以记录它们的调用信息的对象,在测试断言中我们可以验证 Mocks 被进行了符合期望的调用。

Mock 和 Stub 的区别在于,Stub 只是提供一些数据,它并不进行验证,或者只是基于状态做一些验证;而 Mock 除了可以做 Stub 的事情,也可以基于调用行为进行验证。比如说,Mock 可以验证 Mock 接口被调用了不多不少正好两次,并且调用的参数是期望的数值。

Java 里最常用的 Mock 工具就是 Mockito 了。我们来看一个简单的例子,下面的 UserService 依赖 NameService。当我们测试 UserService 的时候,我们希望隔离 NameService,那么就可以创建一个 Mock 的 NameService 注入到 UserService 中(在 Spring 里只需要用 @Mock 和 @InjectMocks 两个注解就可以完成了)

public class UserServiceTest {

@InjectMocks

private UserService userService;

@Mock

private NameService nameService;

@Test

public void whenUserIdIsProvided_thenRetrievedNameIsCorrect() {

Mockito.when(nameService.getUserName(““SomeId””)).thenReturn(““Mock user name””);

String testName = userService.getUserName(““SomeId””);

Assert.assertEquals(““Mock user name””, testName);

Mockito.verify(nameService).getUserName(““SomeId””);

}

}

注意上面最后一行,是验证 nameService 的 getUserName 被调用,并且参数为 ““SomeId””。

契约测试

契约测试会给每个服务生成一个 Stub,可以用于调用方的单元/集成测试。例如,我们需要测试预约服务的预约操作,而预约操作会调用用户服务,去验证用户的一些基本信息,比如医生是否认证等。

所以,我们可以通过传入不同的用户 ID,让契约 Stub 返回不同状态的用户数据,从而验证不同的处理流程。例如,正常的预约流程的测试用例可能是这样的。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)

@SpringBootTest@AutoConfigureStubRunner(repositoryRoot=““http://<nexus_root>””,

ids = {"“com.xingren.service:user-client-stubs:1.0.0:stubs:6565"”})public class BookingTest {

// BookingService 会调用用户服务,获取医生认证状态后进行不同的处理

@Inject

private BookingService bookingService;

@Test

public void testBooking() {

BookingForm form = new BookingForm(

1,// doctorId

1// scheduleId

1001);// patientId

BookVO res = bookingService.book(form);

assertTrue(res.id > 0);

assertTrue(res.payStatus == PayStatus.UN_PAY);

}

}

注意上面的 AutoConfigureStubRunner 注解就是设置并启动了用户服务 Stub,当然在测试的时候,我们需要把服务调用接口的 baseUrl 设置为http://localhost:6565。关于契约测试的更多内容,请参考微服务环境下的集成测试探索一文。

TDD

简单说下 Test Driven Development,也就是 TDD。左耳朵耗子就写了一篇TDD并不是看上去的那么美,我就直接引用其介绍了。

其开发过程是从功能需求的test case开始,先添加一个test case,然后运行所有的test case看看有没有问题,再实现test case所要测试的功能,然后再运行test case,查看是否有case失败,然后重构代码,再重复以上步骤。

其实严格的 TDD 流程实用性并不高,左耳朵耗子本身也是持批判态度。但是对于接口定义比较明确的模块,先写单元测试再写实现代码还是有很大好处的。因为目标清晰,而且可以立刻得到反馈。

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