“单元测试”应该怎么写比较好

eaglewgs2024-11-06 9:41

如何正确写单元测试

单元测试重要性

微软公司之前有这样一个统计：bug在单元测试阶段被发现的平均耗时是3.25小时，如果遗漏到系统测试则需要11.5个小时。由此可见单元测试的重要性。

写单元测试时存在的问题

虽然单元测试很重要，但是在工作中还是会发现不少同学在书写单元测试时，存在许多问题，我将常见的问题总结如下：

  • 依赖了SpringBootTest框架，由于过长的启动耗时，导致代码单测的代价很大，这就极大限制了把单测作为一个日常态运行。
  • 不可重复测试，常见于写数据接口，往往写入后由于数据的唯一性检验，导致测试用例在每次测试前都需要该。
  • 覆盖度不够，往往只测试自己想验证的代码分支，而忽略了其他重要的的代码逻辑。
  • 无从下手写，有些类有着比较复杂的静态和环境的依赖，无从测起。
  • 缺乏断言，执行完测试用例无法明确是否验证了逻辑

下面我写一个单元测试的demo，并介绍常用的powermock框架。

一个测试用例的demo:

java 复制代码 
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(PrivatePartialMockingExample.class)
public class PrivatePartialMockingExampleTest{
	@Test
	public void demoPrivateMethodMocking() throws Exception {
        final String expected = "TEST VALUE";
        final String nameOfMethodToMock = "methodToMock";
        final String input = "input";
        PrivatePartialMockingExample underTest = PowerMockito.spy(new 		PrivatePartialMockingExample());
        PowerMockito.when(underTest, nameOfMethodToMock, input).thenReturn(expected);
        String actual = underTest.methodToTest();
        assertEquals(expected, actual);
        verifyPrivate(underTest).invoke(nameOfMethodToMock, input);
	}
}

1、如何命名测试类&方法

1.1、测试类命名规范

  • 测试类必须和被测试类在同一个包内
  • 测试类名字必须由被测试类类目拼接"Test"构成，比如com.test.Dummy.class，它的测试类是com.test.DummyTest.class

1.2、测试方法命名规范

当一个方法的使用场景比较复杂，为遵循单一职责原则，应考虑一个方法对应多个测试用例方法，这个时候测试方法的命名需要和被测试方法不同。

被测方法+期待行为+触发条件

例子：

boolean isChild() -------->isChildFalseAgeBiggerThan18()

int getMoney()---------->getMoneyThrowExceptionlfUserNotExist()

2、测试类的要求

2.1测试行覆盖率100%

这个是最重要的要求，既然写了测试类，它的行覆盖率要求就是 100%，没有达到==没有写测试。

另外，应该明确认知到，行覆盖率不等于测试覆盖率。根据经验，刚刚好做到 100% 行覆盖基本上整体的测试覆盖率在 10%~30%，还是远远不够的，提升质量还需要在行覆盖率的基础上，尽量做到更多的测试覆盖。

2.2、单一职责

  • 每个测试方法只针对一个方法测试，不要测试多个方法。多个测试方法之间不要有任何依赖，比如测试查询用户的方法依赖了插入用户的方法。
  • 每个测试方法的长度应做控制，不建议超过 50 行。不同的场景应尽量分拆测试方法。

2.3、可重复

在被测试方法未变化的情况下，测试用例要做到可以重复无限次调用。

Badcase:

java 复制代码 
@Test
public void dummy(){ 
    Assert.assertTrue(System.currentTimeMillis() %2==0);
}

2.4、外部隔离，无任何外部依赖

单测中应不与任何外部环境交互，不应有任何的 IO 交互，这样才能保证测试用例的成功率。

  • 如 redis 或者 db 或者外部系统 RPC 的依赖应尽量使用本地的 db 或者 mock 的 bean 模拟，避免跑测试用例的时候因为外部系统不稳定或者网络不通无法测试。
  • 数据库可以使用 in memory db 模拟，java 可以使用 h2database。

2.5、正确的使用断言

  • 没有断言等于没有写测试。每个测试方法必须有至少一个断言语句。
  • 即使没有返回的方法，可以来校验日志打印是否被正确打印了，或者方法是否没有出异常。
  • 应多使用非 expect true 的方式，这样便于查看出错信息。

2.6、不应该为了测试方便修改线上代码

Badcase:

java 复制代码 
//...something upper
if(!TestContext.isUnitTest()){ 
} 
//...something down
DummyService.doRealThing();

2.7、线上bug应该沉淀为测试用例

每个 bug 修复上线后，应有避免出现类似问题的单元测试，确保下次不会出同样问题。

2.8、快速原则

每个单元测试类的耗时不应大于 100ms，为了能快速对整个项目测试，应控制测试类的依赖、复杂度，提升运行速度，这样才能做到测试常态化。

3、选择测试框架

3.1、基础测试框架

单元测试框架最常用的是 JUnit4/5。但在现实场景中，JUnit 往往力不从心，因为要满足外部隔离和快速测试的要求。对于代码中的静态依赖、final、spring bean 依赖等情况，在不真实启动容器或者面对巨大静态依赖的前提下，快速地将待测试的逻辑充分测试，这就要用到一个比较好用的工具：PowerMock

  • PowerMock 扩展自 Mockito，通过 Java 反射机制解决了 Mockito 的一些问题，并通过提供定制的类加载器以及一些字节码改写技巧的应用。PowerMock 在 Mockito 基础上实现了对静态方法、构造方法、私有方法以及 Final 方法的模拟支持，对静态初始化过程的移除等强大功能，是实现外部隔离和快速原则的利器。

3.2、如何在外部隔离的前提下测试DAO层

由于 mybatis 集成度较高，需基于 SpringBootTest 前提下测试，但真实数据库可用 H2 Database 做替代，避免远程 IO 交互，不违背外部隔离原则。

  • 新建test-application.properties文件，配置 H2 Database 的基本信息和 MyBatis 的 mapper location：
java 复制代码 
# mysql 驱动:h2
spring.datasource.driver-class-name=org.h2.Driver
# h2 内存数据库库名:test
spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:test
#初始化数据表
spring.datasource.schema=classpath:init_table.sql
spring.datasource.username=
spring.datasource.password=
# 打印 SQL 语句, Mapper 所处的包
logging.level.com.hawkingfoo.dao=debug
#放 mapper 的地方
mybatis.mapper-locations=classpath:/sqlmaps/*.xml
  • 新建init_table.sql文件，文件名与test-application.properties文件中的spring.datasource.schema行的值一致。注意创建表语句中应去除最后一行ENGINE=XXX，否则 H2 Database 执行时会报符号错误。例如创建student表的语句：
sql 复制代码 
DROP TABLE IF EXISTS 'student';
CREATE TABLE'student'( )ENGINE=InoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4; PRIMARY KEY('id') id' int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, name' varchar(1024) NOT NULL, sex'tinyint(1) NOT NULL, addr' varchar(1024) NOT NULL,
  • 在测试目录下增加 Spring Boot 的启动类DaoTestSpringBootAppication，注意配置scanBasePackages，只扫描 DAO 相关类，避免初始化无关的类。
java 复制代码 
@SpringBootApplication(scanBasePackages="com.onx.buyerhome.service.infra.db")
@PropertySource("classpath:test-application.properties")
public class DaoTestSpringBootApplication{
    public static void main(String[] args){
        SpringApplication.run(DaoTestSpringBootApplication.class, args);
    }
}
  • 新建Base Test类，用于test类继承使用
java 复制代码 
@RunWith(SpringRunner.class)
public class DaoTestBase {
}
  • 最后可以愉快的写Dao的测试用例了
java 复制代码 
public class BuyerPlanMapperTest extends DaoTestBase {
    @Resource
    BuyerPlanMapper buyerPlanMapper;

    @Test
    public void queryByIds(){
        List<Plano> plans=buyerPlanMapper.querybyIds(Lists.newArrayList(101L));
        Assert.assertTrue(plans.size()>0);
        Assert.assertEquals(Long.valueOf(101L), plans.get(0).getId());
    }
}

4、如何获得测试覆盖率

4.1、使用idea工具获取测试覆盖率情况

可以直接使用idea的覆盖率工具来查看测试用例的覆盖情况

  • 在测试类名上弹开右键菜单，选择使用覆盖率运行。
  • 查看单个类的总体覆盖情况。
  • 查看类里面具体行的覆盖情况，左边显示为绿色的即为覆盖的行，为红的即为没有覆盖到。

5、关于 PowerMockito 工具的简单 demo

列举了一些常见情况下 PowerMockito 的用法，实际使用中若有其他疑惑可自行搜索工具检索。

5.1、使用powermockito,在test类名上使用

@RunWith(PowerMockRunner.class)

java 复制代码 
@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class RpcClientAopLogTest{
}

5.2、普通对象的mock

java 复制代码 
public class RpcClientAopLogTest{
    CommonsConfigHolder commonsConfigHolder;

    @Before
    public void setUp(){
        commonsConfigHolder = PowerMockito.mock(CommonsConfigHolder.class);
        PowerMockito.when(commonsConfigHolder.getCommonsConfig()).thenReturn(new Comm());
    }
}

5.3、静态方法的mock

java 复制代码 
    public void setUp(){
        PowerMockito.mockStatic(ProfilerUtil.class);
        PowerMockito.when(ProfilerUtil.getCurrentUid()).thenReturn(1L);
    }

5.4、静态方法的void方法mock，模拟抛出异常

java 复制代码 
    public void setUp(){
        PowerMockito.mockStatic(ProfilerUtil.class);
        doThrow(new RuntimeException()).when(ProfilerUtil.class);
        ProfilerUtil.start("exception test");
    }

5.5、模拟测试构造函数

java 复制代码 
public class User{
	private String username;
	private String password;
    public User(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
    public void insert(){
    	throw new UnsupportedOperationException();
    }	
}
public class UserService {
    public void saveUser(String username, String password) {
        User user = new User(username, password);
        user.insert();
    }
}

@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(UserService.class)
public class UserServiceTest {
    @Mock
    private User user;

    @Test
    public void saveUser() throws Exception {
        String username = "user1";
        String password = "aaa";
        // 在构造函数被调用的使用返回了我们构造的类
        PowerMockito.whenNew(User.class).withArguments(username, password).thenReturn(user);
        PowerMockito.doNothing().when(user).insert();
        UserService userService = new UserService();
        userService.saveUser(username, password);
        Mockito.verify(user).insert();
    }
}

5.6、如何测试是否打印了日志

java 复制代码 
public class Dummy{
	  private static LogCaptor logCaptor;
    private static final String EXPECTED_INFO_MESSAGE = "Keyboard not responding. Pre";

    @BeforeAll
    public static void setupLogCaptor() {
        logCaptor = LogCaptor.forClass(FooService.class);
    }

    @AfterEach
    public void clearLogs() {
        logCaptor.clearLogs();
    }

    @AfterAll
    public static void tearDown() {
        logCaptor.close();
    }

    @Test
    public void logMethod() {
        // do something that triggers logging in FooService
        // Assuming there is a method in FooService that logs the expected message.
        assertThat(logCaptor.getInfoLogs()).containsExactly(EXPECTED_INFO_MESSAGE);
    }
}

5.7、测试预期抛出异常

java 复制代码 
@Test(expected = IllegalStateException.class)
public void dummy() {
    // do something
    throw new IllegalStateException();
}

5.8、注入依赖

java 复制代码 
/**
 * 这个测试类展示了如何使用 PowerMock 和 Mockito 进行测试。
 * @RunWith(PowerMockRunner.class) 告诉 JUnit 使用 PowerMockRunner 进行测试。
 * @PrepareForTest({MockUtil.class}) 表示要为指定的类准备测试环境，这里是 MockUtil 类，
 * 适用于模拟 final 类或有 final、private、static、native 方法的类。
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest({MockUtil.class})
public class MockExample{
    /**
     * @InjectMocks 注解用于将被测试类的依赖自动注入到该实例中。
     * 这里会将模拟的依赖注入到 MockServiceImpl 实例中。
     */
    @InjectMocks
    private MockServiceImpl mockService;
    /**
     * @Mock 注解用于创建模拟对象。这里创建了一个 MockMapper 的模拟对象。
     */
    @Mock
    private MockMapper mockMapper;

    /**
     * 测试方法，用于测试某个特定的功能。
     * 在这个方法中，首先创建了一个 MockModel 对象，然后使用 PowerMockito 模拟了 mockMapper 的 count 方法的返回值为 2。
     * 最后，使用 assertEquals 断言来验证 mockService 的 count 方法的返回值是否与预期一致。
     */
    @Test
    public void testSomething(){
        MockModel model = new MockModel();
        PowerMockito.when(mockMapper.count(model)).thenReturn(2);
        assertEquals(2, mockService.count(model));
    }
}
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