自动化测试数据生成：Asp.Net Core单元测试利器AutoFixture详解

引言

在我们之前的文章中介绍过使用Bogus生成模拟测试数据，今天来讲解一下功能更加强大自动生成测试数据的工具的库"AutoFixture"。

什么是AutoFixture?

AutoFixture 是一个针对 .NET 的开源库，旨在最大程度地减少单元测试中的"安排（Arrange）"阶段，以提高可维护性。它的主要目标是让开发人员专注于被测试的内容，而不是如何设置测试场景，通过更容易地创建包含测试数据的对象图，从而实现这一目标。
AutoFixture 可以帮助开发人员自动生成测试数据，减少手动设置测试数据的工作量，提高单元测试的效率和可维护性。通过自动生成对象，开发人员可以更专注于编写测试逻辑，而不必花费大量精力在准备测试数据上。

其实和Bogus相比，AutoFixture更强大的地方在于可以自动化设置对象的值,当类发生变化时如属性名或者类型更改，我们不需要去进行维护，AutoFixture可以自动适应Class的变化。

AutoFixture与流行的 .NET 测试框架（如 NUnit 和 xUnit）可以无缝集成。

AutoFixture实战

我们在创建xUnit单元测试项目dotNetParadise.AutoFixture

安装依赖

创建完项目之后我们首先要安装Nuget包

PM> NuGet\Install-Package AutoFixture -Version 4.18.1

初始化

AutoFixture的使用是从一个Fixture的实例对象开始的

var fixture = new Fixture();

接下来我们先创建一个测试类来学一下AutoFixture的使用

public class AutoFixtureStaffTest
{
    private readonly IFixture _fixture;
    public AutoFixtureStaffTest()
    {
        _fixture = new Fixture();
    }
}

实战

我们之前的测试项目创建了Sample.Api和Sample.Repository两个类库来做我们被测试的项目，本章继续使用Sample.Repository来演示AutoFixture的使用。

dotNetParadise.AutoFixture 测试项目添加Sample.Repository的项目引用

在 Sample.Repository中我们有一个Staff的实体对象，继续用作我们的测试

public class Staff
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Email { get; set; }
    public int? Age { get; set; }
    public List<string>? Addresses { get; set; }
    public DateTimeOffset? Created { get; set; }
    public void Update(Staff staff)
    {
        this.Name = staff.Name;
        this.Email = staff.Email;
        this.Age = staff.Age;
        this.Addresses = staff.Addresses;
        Created = staff.Created;
    }
}

属性赋值

   [Fact]
   public void Staff_SetProperties_ValuesAssignedCorrectly()
   {
       //Arrange
       Staff staff = new Staff();
       //生成Int类型
       staff.Id = _fixture.Create<int>();
       //生成string 类型
       staff.Name = _fixture.Create<string>();
       //生成DateTimeOffset类型
       staff.Created = _fixture.Create<DateTimeOffset>();
       //生成 List<string>?
       staff.Addresses = _fixture.CreateMany<string>(Random.Shared.Next(1, 100)).ToList();
       //Act
       //...省略
       // Assert
       Assert.NotNull(staff); // 验证 staff 对象不为 null

       // 验证 staff.Id 是 int 类型
       Assert.IsType<int>(staff.Id);

       // 验证 staff.Name 是 string 类型
       Assert.IsType<string>(staff.Name);

       // 验证 staff.Created 是 DateTimeOffset? 类型
       Assert.IsType<DateTimeOffset>(staff.Created);

       // 验证 staff.Addresses 是 List<string> 类型
       Assert.IsType<List<string>>(staff.Addresses);

       // 验证 staff.Addresses 不为 null
       Assert.NotNull(staff.Addresses);

       // 验证 staff.Addresses 中的元素数量在 1 到 100 之间
       Assert.InRange(staff.Addresses.Count, 1, 100);
   }

示例中用到 AutoFixture 提供的的方法随机分配随机值，上面的示例中用到使用到了两个方法

Create<T>方法

• 用于生成一个指定类型 T 的实例。它会自动填充对象的属性和字段，以便创建一个完整的对象实例。
• 这个方法通常用于生成单个对象实例，适用于需要单个对象作为测试数据的情况。
• 当调用 Create<T> 方法时，AutoFixture 会根据 T 类型的构造函数、属性和字段来自动生成合适的值，以确保对象实例的完整性和一致性。

CreateMany<T>方法

• 用于生成多个指定类型 T 的实例，通常用于生成集合或列表类型的测试数据。
• 这个方法允许你指定要生成的实例数量，并返回一个包含这些实例的 IEnumerable 集合。
• 当调用 CreateMany<T> 方法时，AutoFixture 会根据 T 类型的构造函数、属性和字段来生成指定数量的对象实例，以便填充集合或列表。

T包括基本类型（如 string、int）、自定义对象等

Create<T>构造对象

上面的例子我们自己实例化的对象然后对对象挨个赋值，目的是让大家对AutoFixture的使用有一个初步的认识，上面也解释到了Create<T>的泛型参数T可以是自定义的对象，那么我们来简化一下上面的示例

[Fact]
public void Staff_ObjectCreation_ValuesAssignedCorrectly()
{
    // Arrange
    Staff staff = _fixture.Create<Staff>(); // 使用 AutoFixture 直接创建 Staff 对象

    // Act
    //...省略

    // Assert
    Assert.NotNull(staff); // 验证 staff 对象不为 null

    // 验证 staff.Id 是 int 类型
    Assert.IsType<int>(staff.Id);

    // 验证 staff.Name 是 string 类型
    Assert.IsType<string>(staff.Name);

    // 验证 staff.Created 是 DateTimeOffset? 类型
    Assert.IsType<DateTimeOffset>(staff.Created);

    // 验证 staff.Addresses 是 List<string> 类型
    Assert.IsType<List<string>>(staff.Addresses);

    // 验证 staff.Addresses 不为 null
    Assert.NotNull(staff.Addresses);

    // 验证 staff.Addresses 中的元素数量在 1 到 100 之间
    Assert.InRange(staff.Addresses.Count, 1, 100);
}

修改后的例子中，我们使用 AutoFixture 的 Create<Staff>() 方法直接创建了一个 Staff 对象，而不是手动为每个属性赋值。这样可以更简洁地生成对象实例。

数据驱动测试

在正常的同一个测试方法中使用不同的输入数据进行测试时，通常都是基于 Theory 属性配合InlineData或者MemberData来完成的，有了AutoFixture之后数据也不用我们自己造了，来看一下实战入门

第一步Nuget安装依赖

PM> NuGet\Install-Package AutoFixture.Xunit2 -Version 4.18.1

[AutoData]属性

[Theory, AutoData]
public void Staff_Constructor_InitializesPropertiesCorrectly(
    int id, string name, string email, int? age, List<string> addresses, DateTimeOffset? created)
{
    // Act
    var staff = new Staff { Id = id, Name = name, Email = email, Age = age, Addresses = addresses, Created = created };

    // Assert
    Assert.Equal(id, staff.Id);
    Assert.Equal(name, staff.Name);
    Assert.Equal(email, staff.Email);
    Assert.Equal(age, staff.Age);
    Assert.Equal(addresses, staff.Addresses);
    Assert.Equal(created, staff.Created);
}

通过 AutoData 方法，测试方法的参数化设置变得更加简单和高效，使得编写参数化测试方法变得更加容易。

[InlineAutoData]属性

如果我们有需要提供的特定化参数，可以用[InlineAutoData]属性，具体使用可以参考如下案例

    [Theory]
    [InlineAutoData(1)]
    [InlineAutoData(2)]
    [InlineAutoData(3)]
    [InlineAutoData]
    public void Staff_ConstructorByInlineData_InitializesPropertiesCorrectly(
     int id, string name, string email, int? age, List<string> addresses, DateTimeOffset? created)
    {
        // Act
        var staff = new Staff { Id = id, Name = name, Email = email, Age = age, Addresses = addresses, Created = created };

        // Assert
        Assert.Equal(id, staff.Id);
        Assert.Equal(name, staff.Name);
        Assert.Equal(email, staff.Email);
        Assert.Equal(age, staff.Age);
        Assert.Equal(addresses, staff.Addresses);
        Assert.Equal(created, staff.Created);
    }

自定义对象属性值

AutoFixture 的 Build 方法结合 With 方法可以用于自定义对象的属性值

    [Fact]
    public void Staff_SetCustomValue_ShouldCorrectly()
    {
        var staff = _fixture.Build<Staff>()
            .With(_ => _.Name, "Ruipeng")
            .Create();
        Assert.Equal("Ruipeng", staff.Name);
    }

禁用属性自动生成

在 AutoFixture 中，可以使用 OmitAutoProperties 方法来关闭自动属性生成，从而避免自动生成属性值。这在需要手动设置所有属性值的情况下很有用。

    [Fact]
    public void Test_DisableAutoProperties()
    {
        // Arrange
        var fixture = new Fixture();
        var sut = fixture.Build<Staff>()
                         .OmitAutoProperties()
                         .Create();

        // Assert
        Assert.Equal(0, sut.Id); // 验证 Id 属性为默认值 0
        Assert.Null(sut.Name); // 验证 Name 属性为 null
        Assert.Null(sut.Email); // 验证 Email 属性为 null
        Assert.Null(sut.Age); // 验证 Age 属性为 null
        Assert.Null(sut.Addresses); // 验证 Addresses 属性为 null
        Assert.Null(sut.Created); // 验证 Created 属性为 null
    }

Do 方法执行自定义操作

Do 方法是 AutoFixture 中用于执行操作的方法，通常结合 Build 方法一起使用，用于在构建对象时执行自定义操作。让我详细解释一下 Do 方法的用法和作用：

主要特点：

• 执行操作：Do 方法允许在对象构建过程中执行自定义操作，例如向集合添加元素、设置属性值等。
• 链式调用：可以通过链式调用多个 Do 方法，依次执行多个操作。
• 灵活定制：通过 Do 方法，可以在对象构建过程中灵活地定制对象的属性值或执行其他操作。
  使用方法：
• 结合 Build 方法：通常与 Build 方法一起使用，用于为对象构建器执行操作。
• 执行自定义操作：在 Do 方法中传入一个 lambda 表达式，可以在 lambda 表达式中执行需要的操作。
• 链式调用：可以多次调用 Do 方法，实现多个操作的顺序执行。

   [Fact]
   public void Test_UpdateMethod()
   {
       // Arrange
       var fixture = new Fixture();
       var staff1 = fixture.Create<Staff>();
       var staff2 = fixture.Create<Staff>();

       // 使用 Do 方法执行自定义操作
       var staff3 = fixture.Build<Staff>()
                                 .Do(x => staff1.Update(staff2))
                                 .Create();

       // Assert
       Assert.Equal(staff2.Name, staff1.Name); // 验证 Name 是否更新
       Assert.Equal(staff2.Email, staff1.Email); // 验证 Email 是否更新
       Assert.Equal(staff2.Age, staff1.Age); // 验证 Age 是否更新
       Assert.Equal(staff2.Addresses, staff1.Addresses); // 验证 Addresses 是否更新
       Assert.Equal(staff2.Created, staff1.Created); // 验证 Created 是否更新
   }

创建三个对象，在第三个创建过程中把第一个的对象属性用第二个对象的属性覆盖。

Customize Type 自定义类型

使用自定义类型构建器来执行复杂的初始化，并且保证了创建多个相同的实例中要保持一致的自定义行为。

首先我们可以在我们的测试类构造函数中定义一个自定义规则

    public AutoFixtureStaffTest()
    {
        _fixture = new Fixture();
        _fixture.Customize<Staff>(composer => composer.With(x => x.Email, "zhangsan@163.com"));
    }

比如我设置了所有的 email 都叫zhangsan@163.com

    [Fact]
    public void Test_StaffNameIsJohnDoe()
    {
        // Arrange
        Staff staff = _fixture.Create<Staff>();

        // Act

        // Assert
        Assert.Equal("zhangsan@163.com", staff.Email);
    }

这个位置大概得思想就是这样，保证用到的多实例都有相同的行为，可以参考:
使用 AutoFixture 自定义类型的生成器

Auto-Mocking with Moq

第一步安装Nuget包

PM> NuGet\Install-Package AutoFixture.AutoMoq -Version 4.18.1

    [Fact]
    public async Task Repository_Add_ShouleBeSuccess()
    {
        _fixture.Customize(new AutoMoqCustomization());
        var repoMock = _fixture.Create<IStaffRepository>();
        Assert.NotNull(repoMock);
    }

创建 Fixture 实例并使用 AutoMoqCustomization 进行定制化，以便自动模拟 Moq 对象。

使用 Create<IInterface>() 方法创建一个可分配给 IInterface 接口的模拟实例。

Auto-configured Mocks

官网示例：

fixture.Customize(new AutoMoqCustomization { ConfigureMembers = true });
fixture.Inject<int>(1234);

var document = fixture.Create<IDocument>();
Console.WriteLine(document.Id); // 1234

当将 ConfigureMembers = true 添加到 AutoMoqCustomization 中时，不仅会作为自动模拟容器，还会自动配置所有生成的模拟对象，使其成员返回 AutoFixture 生成的值。

使用 Inject<int>(1234) 将整数值 1234注入到 Fixture 中。

使用 Create<IDocument>() 创建一个 IDocument 接口的实例，并输出其 Id 属性值。

更多

在 Moq 框架中存在一些限制，其中自动配置模式无法设置具有 ref参数的方法，并且也无法配置泛型方法。然而，您可以使用 ReturnsUsingFixture 扩展方法轻松地设置这些方法。

官网示例：

converter.Setup(x => x.Convert<double>("10.0"))
         .ReturnsUsingFixture(fixture);

在这个示例中，使用 ReturnsUsingFixture 扩展方法手动设置了一个名为 Convert 的泛型方法的行为。

当调用 Convert 方法并传入字符串"10.0" 时，ReturnsUsingFixture方法将使用fixture生成的值作为返回值。 通过使用ReturnsUsingFixture扩展方法，您可以绕过Moq框架的限制，手动设置具有ref` 参数或泛型方法的行为，以满足特定的测试需求.

最后

AutoFixture就像是一个自动数据生成器，让我们的单元测试变得更简单、更高效。通过使用它，我们可以轻松地创建测试数据，专注于写好测试逻辑，而不用为数据准备的琐事烦恼.

• AutoFixture

• 本文完整源代码

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