如何用 JavaScript 编写你的第一个单元测试

前言

测试代码是使代码安全的第一步。做到这一点的最好方法之一是使用单元测试，确保应用程序中的每个小功能都能发挥其应有的作用--特别是当应用程序处于边缘情况，比如无效的输入，或有潜在危害的输入。

为什么要单元测试

说到单元测试，有许多不同的方法。单元测试的一些主要目的是：

验证功能：单元测试确保代码做正确的事情，不做不应该做的事情--这是大多数错误发生的地方。
防止代码混乱：当我们发现一个bug时，添加一个单元测试来检查这个场景，可以保证代码的更改不会在将来重新引入这个bug。
文档化代码：有了正确的单元测试，一套完整的测试和结果提供了一个应用程序应该如何运行的规范。
代码更安全：单元测试可以检查可被利用的漏洞（比如那些可以实现恶意SQL注入的漏洞）。

确定范围

使用单元测试框架使我们能够快速编写和自动化我们的测试，并将它们集成到我们的开发和部署过程中。这些框架通常支持在前端和后端的JavaScript代码中进行测试。

下面是一些帮助你编写性能单元测试和可测试代码的一般准则。

保持简短

不要让你的单元测试冗余。测试应该只有几行代码，检查应用程序的代码块。

同时考虑正反面

编写一个测试来确认一个函数的正确执行是有帮助的。然而，编写一套更广泛的测试，检查一个函数在被误用时或在边缘情况下是否会失败，会更有效果。这些负面测试甚至更有价值，因为它们有助于预测意外情况。例如一个函数什么时候应该抛出异常，或者它应该如何处理接收到的畸形数据。

分解复杂功能

含有大量逻辑的大型函数很难测试；包括太多的操作，无法有效测试每个变量。如果一个函数过于复杂，可以将其分割成较小的函数进行单独测试。

避免网络和数据库连接

单元测试应该快速且轻量，但是函数会发出网络请求，或者连接其他程序并花很长时间执行。这使得同时运行许多操作具有挑战性，并可能产生更脆弱的代码。你可以在单元测试中造假数据来实现模拟的网络或数据库调用，这可以让你测试函数的其余部分。你可以在不同的测试过程中包含真正的网络和数据库连接，这称为集成测试。

如何编写单元测试

现在，我们已经回顾了一些单元测试的最佳实践，你已经准备好在JavaScript中编写你的第一个单元测试。

本教程使用了Mocha框架，它是最流行的单元测试之一。每个测试框架都略有不同，但足够相似，学习基本概念将使你能够在它们之间切换自如。

要跟着示例，请确保电脑上已经安装了Node.js。

创建新项目

首先，打开终端窗口或命令提示符到一个新的项目文件夹。然后，通过输入npm init -y在其中创建一个新的Node.js项目。

这会在文件夹内创建package.json文件，使你能够使用npm install -D mocha将Mocha安装为开发依赖。

接着，在编辑器中打开package.json文件，用mocha替换占位符测试脚本：

"scripts": {
"test": "mocha"
},

实现一个类

接下来，编写一个简单的交通灯系统，进行单元测试。

在项目的目录内，创建traffic.js文件，并为TrafficLight类添加如下代码：

class TrafficLight {
constructor() {
this.lightIndex = 0;
}
static get colors() {
return [ "green", "yellow", "red" ];
}
get light() {
return TrafficLight.colors[ this.lightIndex ];
}
next() {
this.lightIndex++;
// This is intentionally wrong!
if( this.lightIndex > TrafficLight.colors.length ) {
this.lightIndex = 0;
}
}
}
module.exports = TrafficLight;

该类包含了四部分：

TrafficLight.colors：交通灯颜色的常量属性。
lightIndex：追踪当前交通灯颜色索引变量。
light：将当前交通灯颜色作为字符串返回的类的属性。
next()：更改交通灯为下个颜色的函数。

添加单元测试

是时候为代码添加单元测试了。

在项目的目录下创建名为test的文件夹。这里是Mocha默认检查单元测试的地方。在test文件夹下添加traffic.test.js文件。

接着，在文件顶部导入TrafficLight：

const TrafficLight = require( "../traffic" );

我们要用到测试的assert模块，因此也需要导入：

const assert = require( "assert" );

在Mocha的帮助下，我们可以使用describe()函数将单元测试分组。因此我们可以为这个类设置一个顶级组，如下所示：

describe( "TrafficLight", function () {
});

然后，我们在子组中添加校验交通灯颜色的单元测试，位于TrafficLight集合内部，并称为colors：

describe( "TrafficLight", function () {
describe( "colors", function () {
});
});

对于第一个单元测试，我们可以检查colors仅有三个状态：绿色、黄色和红色。该测试在describe()组内部，使用it()函数定义。因此可以这样编写测试用例：

describe( "TrafficLight", function () {
describe( "colors", function () {
it( "has 3 states", function () {
const traffic = new TrafficLight();
assert.equal( 3, TrafficLight.colors.length );
});
});
});

现在，让我们试着运行单元测试，看看是否可以通过。

在终端窗口中运行npm test，如果一切正常，Mocha会打印出单元测试运行的结果。

添加更多单元测试

我们的项目现在已经准备好运行单元测试了，因此可以添加更多的单元测试，确保代码正确运行。

首先，添加一个单元测试到colors组，验证交通信号灯的颜色是否正确，是否符合顺序。下面是实现测试的一种方式：

it( "colors are in order", function () {
const expectedLightOrder = [ "green", "yellow", "red" ];
const traffic = new TrafficLight();
for( let i = 0; i < expectedLightOrder.length; i++ ) {
assert.equal( expectedLightOrder[ i ], TrafficLight.colors[ i ] );
}
});

其次，测试next()函数，看看信号灯是否可以正确切换。创建一个新的子组，并添加两个单元测试：一个用来检查灯是否按顺序正确切换，另一个用来检查在循环到红色后是否返回到绿色。

按照如下方式编写单元测试：

describe( "next()", function () {
it( "changes lights in order", function () {
const traffic = new TrafficLight();
for( let i = 0; i < TrafficLight.colors.length; i++ )
assert.equal( traffic.light, TrafficLight.colors[ i ] );
traffic.next();
}
});
it( "loops back to green", function () {
const traffic = new TrafficLight();
// Change the light 3x to go from green -> yellow -> red -> green
for( let i = 0; i < 3; i++ ) {
traffic.next();
}
assert.equal( traffic.light, TrafficLight.colors[ 0 ] );
});
});

现在，当我们重新运行测试时，我们会看到其中一个测试失败了。这是因为TrafficLight类中有一个错误。

修复bug

再次打开TrafficLight类的代码，找到next()函数内的注释，其内容为// This is intentionally wrong!。

从我们的单元测试中，我们知道这个函数没有正确地返回到绿色。我们可以看到，目前的代码在lightIndex值超过交通灯颜色的数量时进行检查，但索引是从0开始的。相反，我们必须在该索引值达到颜色数量时返回到绿色。让我们更新代码，当lightIndex值等于交通灯颜色列表的长度时，将其重置为0：

// This is intentionally wrong!
if( this.lightIndex === TrafficLight.colors.length ) {
this.lightIndex = 0;
}

现在你所有的单元测试都应该通过。最重要的是，即使TrafficLight类被重构或大量修改，我们的单元测试也会在它触达用户之前捕获这个错误。

总结

单元测试很容易设置，是软件开发的有效工具。它们有助于早期消除错误，并防止它们返回。这使项目更易于管理和维护，即使它们变得更大和更复杂，特别是在更大的开发团队中。像这样的自动化测试也使开发人员能够重构和优化他们的代码，而不必担心新代码的行为是否正确。

单元测试是开发流程中的一个关键部分，对于帮助你构建更好、更安全的JavaScript应用至关重要。