.Net单元测试xUnit和集成测试指南(1)

引言

在现代化的软件开发中,单元测试集成测试 是确保代码质量和可靠性的关键部分。ASP.NET Core 社区内提供了强大的单元测试框架,xUnit 是其中之一,它提供了简单、清晰和强大的测试功能,编写单元测试有许多优点;有助于回归、提供文档及辅助良好的设计。下面几节我们来深入浅出探讨如何使用 xUnit 进行 ASP.NET Core 应用程序的单元测试和集成测试。

内容大纲:

xUnit 简介

xUnit.net 是一个免费、开源、面向社区的.NET 单元测试工具。由 NUnit v2 的原始发明者编写,xUnit.net 是用于 C#F#(其他.NET 语言可能也可以使用,但不受支持)的最新技术单元测试。xUnit.net 可与 Visual StudioVisual Studio CodeReSharperCodeRushTestDriven.NET 一起使用。它是.NET 基金会的一部分,并遵守其行为准则。其许可协议为 Apache 2(为 OSI 批准的许可协议)。
xUnit.net 官方网站

创建单元测试项目

在单元测试中通常要遵循AAA模式,也就是 ArrangeActAssert,这是一种常见的测试组织结构。

  • Arrange(准备): 在这个阶段,将设置测试的前提条件,初始化对象、设置输入参数等。简单讲就是准备测试环境,确保被测代码在正确的上下文中执行。
  • Act(执行): 在这个阶段,会执行要测试的代码或方法。这是针对被测代码的实际调用或操作。
  • Assert: 在这个阶段,会验证被测代码的行为是否符合预期。检查实际结果与期望结果是否一致,如果不一致则测试失败。

示例:

c# 复制代码
[Fact]
public void Add_EmptyString_ReturnsZero()
{
    // Arrange
    var stringCalculator = new StringCalculator();

    // Act
    var actual = stringCalculator.Add("");

    // Assert
    Assert.Equal(0, actual);
}

可读性是编写单元测试最重要的方面之一,在测试中分离这些操作 都明确地突出调用代码所需的依赖项、调用代码的方式以及尝试断言的内容,让测试尽可能具有可读性。

好了理解了这个核心概念我们可以先创建项目一步步的练习了。

用 VS 创建单元测试项目

在项目创建完之后我们可以简单浏览一下 xUnit 单元测试项目装了那些 nuget 依赖,做到对项目有个简单的了解

xml 复制代码
  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="coverlet.collector" Version="6.0.0" />
    <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="17.8.0" />
    <PackageReference Include="xunit" Version="2.5.3" />
    <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.5.3" />
  </ItemGroup>

下面我们创建一个简单的数据计算类。

  • 创建数学计算类
c# 复制代码
public class MathCalculator
{
    public int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
}
  • 创建数据计算测试类
c# 复制代码
public class MathCalculatorTests
{
    [Fact]
    public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()
    {
        // Arrange
        var calculator = new MathCalculator();

        // Act
        var result = calculator.Add(3, 5);

        // Assert
        Assert.Equal(8, result);
    }
}

测试一下,测试类库右键->运行测试

可以看到 我们的单元测试通过。

单元测试命名规范

本着代码自文档的原则,测试的名称建议应包括三个部分:

  • 要测试的方法的名称。
  • 测试的方案。
  • 调用方案时的预期行为。

示例

c# 复制代码
    [Fact]
    public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()
    {
        // Arrange
        var calculator = new MathCalculator();

        // Act
        var result = calculator.Add(3, 5);

        // Assert
        Assert.Equal(8, result);
    }

要测试的方法名称是 MathCalculator 中的 Add 方法,测试的方案是传两个数,预期是返回两数之和 按照上面的测试名称的命名规则可以命名为Add_TwoNumbers_ReturnSum

单元测试最佳命名规范应该包括三个关键部分:要测试的方法的名称、测试的场景,以及调用该场景时的预期行为。良好的命名标准能清晰表达测试意图,提供有效文档,便于他人理解代码行为和快速定位问题。

单元测试最佳实践


将方法标记为测试方法在 xUnit 中有两个属性,FactTheory

Fact 属性

在方法上我们看到有一个 Attribute [Fact] ,[Fact] 属性是 xUnit 中最基本的测试属性之一,用于标记一个方法作为一个无需参数且不返回任何内容的测试方法。被标记为 [Fact] 的方法将会被 xUnit 框架识别并执行.

Theory 属性

Theory 属性用于标记一个测试方法,该方法可以接受参数并运行多次,每次运行时使用不同的参数值。Theory 属性通常用于数据驱动测试,允许在同一个测试方法中使用不同的输入数据进行测试.

InlineData 属性

InlineData\] 属性指定这些输入 Theory 标记的测试方法的参数值。 *示例:* ```c# [Theory] [InlineData(-1)] [InlineData(0)] [InlineData(1)] public void IsPrime_ValuesLessThan2_ReturnFalse(int value) { var result = _primeService.IsPrime(value); Assert.False(result, $"{value} should not be prime"); } ``` > `InlineData` 适用于静态、硬编码的测试数据集合,适合于简单且固定的测试场景。 #### MemberData 属性 `MemberData` 属性是 `xUnit` 中用于数据驱动测试的一种方式,它允许从一个字段、属性或方法中获取测试数据,并将这些数据传递给测试方法进行多次测试。通过 `MemberData` 属性,可以更灵活地管理和提供测试数据,适用于需要动态生成测试数据的情况。 **使用方式** * 标记测试方法:使用 \[Theory\] 属性标记测试方法,以便接受从 MemberData 属性提供的测试数据。 * 准备测试数据:创建一个公共静态字段、属性或方法,该字段、属性或方法返回一个 IEnumerable\ 对象,其中每个 object\[\] 对象代表一组测试数据。 * 传递测试数据:在 MemberData 属性中指定要使用的数据源,从而将数据传递给测试方法。 *示例* ```c# public static IEnumerable GetComplexTestData() { yield return new object[] { 10, 5, 15 }; // 测试数据 1 yield return new object[] { -3, 7, 4 }; // 测试数据 2 yield return new object[] { 0, 0, 0 }; // 测试数据 3 // 可以根据需要继续添加更多的测试数据 } [Theory] [MemberData(nameof(GetComplexTestData))] public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers01(int first, int second, int sum) { // Arrange var calculator = new MathCalculator(); // Act var result = calculator.Add(first, second); // Assert Assert.Equal(sum, result); } ``` `MemberData` 适用于动态、灵活的测试数据集合,适合于需要从外部源动态获取测试数据的情况。 ![image](https://file.jishuzhan.net/article/1775358423005663233/98c66aa169faa73c82e7cb31cbe42d56.webp) #### 自定义属性 除了上面提到的 `InlineData`和`MemberData` 之外还可以有更加灵活的方式继承`DataAttribute`实现自定义的`Attribute`。 我们来做一个实现和上面一样的需求 * 实现 Custom Attribute ```c# [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = true)] public class CustomDataAttribute : DataAttribute { private readonly int _first; private readonly int _second; private readonly int _sum; public CustomDataAttribute(int first, int second, int sum) { _first = first; _second = second; _sum = sum; } public override IEnumerable GetData(MethodInfo testMethod) { yield return new object[] { _first, _second, _sum }; } } ``` * 用例 ```c# [Theory] [CustomData(1, 2, 3)] [CustomData(2, 3, 5)] public void Add_TwoNumbers_ReturnSum03(int num1, int num2, int expectedSum) { // Arrange var calculator = new MathCalculator(); // Act var result = calculator.Add(num1, num2); // Assert Assert.Equal(expectedSum, result); } ``` 自定义属性相较于使用 `InlineData` 和 `MemberData` 有以下优势: 1. **灵活性**:自定义属性允许您实现更复杂的逻辑来动态生成测试数据,可以从不同数据源中获取数据,实现更灵活的数据驱动测试。 2. **重用性**:通过自定义属性,您可以将相同的测试数据逻辑应用于多个测试方法,提高测试代码的重用性和可维护性。 3. **可扩展性**:自定义属性可以根据需求进行定制和扩展,适应不同的测试场景和数据需求,使得测试数据的生成更具灵活性。 4. **可读性**:通过自定义属性,可以使测试代码更具可读性和表达力,更清晰地表达测试数据的来源和意图。 尽管使用 `InlineData` 和 `MemberData` 可以满足大多数简单的测试数据需求,但当需要更复杂的数据生成逻辑、数据源、或者对测试数据进行处理时,使用自定义属性会更具优势,能够更好地满足个性化的测试需求。 #### 在测试中应避免逻辑 \[Theory\]的出现就是为了避免我们在单元测试时编写一些额外的逻辑,造成测试之外的一些错误。 > 编写单元测试时,请避免手动字符串串联、逻辑条件(例如 if、while、for 和 switch)以及其他条件。 **错误示范:** ```c# [Fact] public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers02() { // Arrange var calculator = new MathCalculator(); var testData = new List<(int, int, int)> { (1, 2, 3), (2, 3, 5), (3, 4, 7) }; // Act & Assert foreach (var (first, second, sum) in testData) { var result = calculator.Add(first, second); Assert.Equal(sum, result); } } ``` 此处用了 `forEach` 循环来批量断言,违反了单元测试的最佳实践。 测试中应避免逻辑的好处是: * 降低在测试中引入 bug 的可能性。 * 专注于最终结果,而不是实现细节。 ## ITestOutputHelper 控制台输出 在 xUnit 中我们利用` Console.WriteLine`输出时发现什么也不会显示,在 xUnit 单元测试项目中我们需要利用`ITestOutputHelper`。 `ITestOutputHelper`是 xUnit 中的一个接口,用于在单元测试中输出信息。通过 `ITestOutputHelper`,您可以在测试运行时将调试信息、日志信息等输出到测试结果中,方便调试和查看测试过程中的输出信息。 ## 调试 再要测试的方法上右键选择调试测试,或者点击方法上面的小点 ![image](https://file.jishuzhan.net/article/1775358423005663233/d9d6cfaf0e898e3d5835342a3f85e18c.webp) ## 最后 本篇文章简单的讲了单元测试的基础知识,让大家先对单元测试有个基本的概念,这些用在具体的项目中显然是不够的,后面的章节我们聊一下 `TDD`,`Fake` 管理,`Log` 日志输出,单元测试覆盖率,`WebApi` 的集成测试,`DependencyInjection`,`Bogus`,还有 `Devops` 的单元测试等知识。 [本文完整源代码](https://github.com/Dong-Ruipeng/dotNetParadise-xUnit)