【JAVA】单元测试的简单应用

单元测试是验证软件中最小可测试部分正确性的自动化测试。在Java中，单元测试通常针对类的方法或函数进行。以下是单元测试的一般写法，以及一些常用的单元测试框架。

1. 准备工作

在开始编写单元测试之前，需要确保项目中包含了单元测试框架。Java中常用的单元测试框架有：

• JUnit: 最流行的Java单元测试框架。
• TestNG: 功能强大的测试框架，与JUnit兼容但提供了更多特性。
• Mockito: 主要用于模拟对象和行为的工具。

2. 创建测试类

测试类通常放在与源代码相同的包中，但位于不同的源集（source set）里。测试类的命名约定通常是在被测试类名后加上"Test"后缀。

3. 编写测试方法

测试方法通常遵循以下命名约定：test + 方法描述，必须使用public访问修饰符，并且是void返回类型。JUnit 4使用注解@Test来标识测试方法。

4. 断言（Assertions）

断言是单元测试中的核心，用于验证代码的预期输出。JUnit提供了多种断言方法，如：

• assertEquals: 验证两个值是否相等。
• assertTrue: 验证一个条件是否为真。
• assertFalse: 验证一个条件是否为假。
• assertNotNull: 验证对象不为null。
• assertNull: 验证对象为null。

示例：使用JUnit 4编写单元测试

假设我们有以下简单的加法类：

public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

对应的单元测试可能如下：

import static org.junit.Assert.assertEquals;
import org.junit.Test;

public class CalculatorTest {

    @Test
    public void testAdd() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        assertEquals("10 + 5 must equal 15", 15, calculator.add(10, 5));
    }
    
    @Test
    public void testAddZero() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        assertEquals("Adding zero must return the same number", 5, calculator.add(5, 0));
    }
    
    @Test(expected = IllegalArgumentException.class)
    public void testAddNegative() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        calculator.add(-1, 5);
    }
}

使用Mockito进行单元测试

当测试涉及与其他对象交互或需要模拟外部依赖时，可以使用Mockito来创建模拟对象。

import static org.mockito.Mockito.*;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.MockitoAnnotations;

public class ServiceTest {

    @Mock
    private Dependency dependency;

    @Before
    public void setUp() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
    }

    @Test
    public void testSomeBehavior() {
        Service service = new Service(dependency);
        
        // 设置模拟行为
        when(dependency.someMethod()).thenReturn("expected value");
        
        // 执行测试
        String result = service.someBehavior();
        
        // 验证方法调用
        verify(dependency).someMethod();
        
        // 断言结果
        assertEquals("Method should return expected value", "expected value", result);
    }
}

实例1：验证方法调用

假设我们有一个UserService类，它依赖于一个UserRepository接口来获取用户信息。

public interface UserRepository {
    User findUserById(int id);
}

public class UserService {
    private final UserRepository userRepository;

    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    public User getUser(int id) {
        return userRepository.findUserById(id);
    }
}

单元测试使用Mockito验证getUser方法是否正确调用了UserRepository的findUserById方法。

import static org.mockito.Mockito.*;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.MockitoAnnotations;

public class UserServiceTest {

    @Mock
    private UserRepository userRepository;

    private UserService userService;

    @Before
    public void setUp() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
        userService = new UserService(userRepository);
    }

    @Test
    public void testGetUser() {
        User expectedUser = new User(1, "John Doe");
        when(userRepository.findUserById(anyInt())).thenReturn(expectedUser);

        User user = userService.getUser(1);

        verify(userRepository).findUserById(1);
        assertEquals("The returned user should be the expected user", expectedUser, user);
    }
}

实例2：测试异常处理

假设UserRepository的findUserById方法可能抛出一个自定义异常UserNotFoundException。

public class UserNotFoundException extends Exception {
    public UserNotFoundException(int id) {
        super("User with id " + id + " not found.");
    }
}

// UserService类保持不变

单元测试验证当用户未找到时，UserService是否正确地将异常传递出去。

@Test(expected = UserNotFoundException.class)
public void testGetUserWhenUserNotFound() {
    when(userRepository.findUserById(anyInt())).thenThrow(new UserNotFoundException(1));

    userService.getUser(1);
}

实例3：使用Mockito验证顺序

假设OrderService类需要按照特定的顺序调用两个依赖项PaymentService和EmailService。

public class OrderService {
    private final PaymentService paymentService;
    private final EmailService emailService;

    public OrderService(PaymentService paymentService, EmailService emailService) {
        this.paymentService = paymentService;
        this.emailService = emailService;
    }

    public void processOrder(Order order) {
        paymentService.processPayment(order);
        emailService.sendConfirmationEmail(order);
    }
}

单元测试验证processOrder方法中服务的调用顺序。

import static org.mockito.Mockito.*;

@Test
public void testProcessOrder() {
    @Mock
    PaymentService paymentService;
    @Mock
    EmailService emailService;
    OrderService orderService = new OrderService(paymentService, emailService);
    Order order = new Order();

    orderService.processOrder(order);

    verify(paymentService).processPayment(order);
    verify(emailService).sendConfirmationEmail(order);
    // 验证调用顺序
    verify(paymentService, Mockito.ordering()).processPayment(order);
    verify(emailService, Mockito.ordering()).sendConfirmationEmail(order);
}

实例4：使用Spy进行部分模拟

假设我们想测试NetworkService类的真实行为，但同时要模拟一个方法。

public class NetworkService {
    public String sendRequest(String url) {
        // 实际发送网络请求的代码
        return "response";
    }
}

单元测试中，我们使用Spy来模拟sendRequest方法，而其他方法则使用真实实现。

@Test
public void testNetworkService() {
    NetworkService spyService = Mockito.spy(new NetworkService());
    doReturn("mocked response").when(spyService).sendRequest(anyString());

    String response = spyService.sendRequest("http://example.com");

    assertEquals("The response should be mocked", "mocked response", response);
    // 验证sendRequest是否被调用一次
    verify(spyService).sendRequest("http://example.com");
}

注意事项

• 测试应该独立于彼此运行，不依赖于外部资源如数据库或网络服务。
• 测试应该快速执行，以便频繁运行。
• 测试代码应该具有可读性，易于理解。
• 测试覆盖率是一个有用的指标，但100%的覆盖率并不总是必要的或最佳的。