Selenium+Java 自动化测试入门到实践：从环境搭建到元素操作

在自动化测试领域，Selenium 凭借其强大的跨浏览器兼容性和灵活的 API，成为 Web 应用测试的首选工具。而 Java 作为一门稳定且广泛应用的编程语言，与 Selenium 结合能构建出高效、可维护的自动化测试框架。本文将从环境搭建开始，逐步介绍 Selenium+Java 的核心用法，帮助新手快速上手。

一、环境搭建：让工具跑起来

1. 安装 Java 开发环境

Selenium 的 Java 客户端需要依赖 JDK，建议安装 JDK 8 及以上版本。安装完成后，需配置环境变量：

• 新建JAVA_HOME，指向 JDK 安装目录（如C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_301）
• 在Path中添加%JAVA_HOME%\bin和%JAVA_HOME%\jre\bin
• 配置CLASSPATH为.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar

通过java -version和javac -version命令验证安装是否成功。

2. 配置开发工具

推荐使用 IntelliJ IDEA 或 Eclipse 作为开发 IDE。以 IntelliJ IDEA 为例，新建 Maven 项目后，在pom.xml中添加 Selenium 依赖：

Maven 会自动下载 Selenium 相关的 JAR 包，无需手动导入。

3. 下载浏览器驱动

Selenium 需要通过驱动程序与浏览器交互，不同浏览器需对应不同驱动：

• Chrome：ChromeDriver（版本需与浏览器版本匹配）
• Firefox：GeckoDriver
• Edge：EdgeDriver

下载后将驱动文件放在无空格的目录下（如D:\drivers），并将该目录添加到系统Path中，或在代码中指定驱动路径。

二、第一个 Selenium+Java 程序：打开百度首页

环境就绪后，我们来编写第一个自动化脚本，实现打开 Chrome 浏览器并访问百度首页的功能：

import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;

public class FirstSeleniumTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化WebDriver实例（Chrome浏览器）
        WebDriver driver = new ChromeDriver();
        
        // 打开百度首页
        driver.get("https://www.baidu.com");
        
        // 打印页面标题
        System.out.println("页面标题：" + driver.getTitle());
        
        // 等待3秒后关闭浏览器
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 关闭浏览器
        driver.quit();
    }
}

运行代码后，会自动启动 Chrome 浏览器并打开百度首页，控制台输出页面标题，3 秒后浏览器自动关闭。这里的WebDriver是 Selenium 的核心接口，封装了浏览器的各种操作方法。

三、核心操作：元素定位与交互

自动化测试的核心是与页面元素交互，而元素定位是前提。Selenium 提供了 8 种元素定位方式，常用的有以下几种：

1. 元素定位方法

• id：通过元素的id属性定位（唯一性高，优先使用）

  WebElement searchBox = driver.findElement(By.id("kw")); // 百度搜索框

• name：通过元素的name属性定位

  WebElement searchBox = driver.findElement(By.name("wd"));

• xpath：通过 XML 路径语言定位，支持复杂场景

  // 绝对路径（不推荐，易受页面结构变化影响）
  WebElement searchBtn = driver.findElement(By.xpath("/html/body/div[1]/div[1]/div[5]/div/div/form/span[2]/input"));
  
  // 相对路径（推荐，更灵活）
  WebElement searchBtn = driver.findElement(By.xpath("//input[@value='百度一下']"));

• cssSelector：通过 CSS 选择器定位，速度比 xpath 快

  WebElement searchBtn = driver.findElement(By.cssSelector("#su")); // 百度搜索按钮

2. 元素交互操作

定位到元素后，可执行点击、输入、清除等操作：

// 定位搜索框并输入内容
WebElement searchBox = driver.findElement(By.id("kw"));
searchBox.sendKeys("Selenium+Java");

// 定位搜索按钮并点击
WebElement searchBtn = driver.findElement(By.id("su"));
searchBtn.click();

// 清除输入框内容
searchBox.clear();

四、进阶技巧：等待机制与窗口切换

在实际测试中，页面加载、异步请求等可能导致元素未及时出现，直接操作会抛出异常。Selenium 提供了三种等待机制解决这一问题：

1. 等待机制

• 隐式等待 ：设置全局等待时间，在规定时间内轮询查找元素

  driver.manage().timeouts().implicitlyWait(Duration.ofSeconds(10));

• 显式等待 ：针对特定元素设置等待条件和超时时间

  WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
  WebElement result = wait.until(ExpectedConditions.presenceOfElementLocated(By.xpath("//div[contains(@class,'result')]")));

• 线程休眠 ：强制等待（不推荐，影响执行效率）

  Thread.sleep(2000);

2. 窗口切换

当页面打开新窗口时，需切换到对应窗口才能操作其中的元素：

// 获取当前所有窗口句柄
Set<String> windowHandles = driver.getWindowHandles();
List<String> handlesList = new ArrayList<>(windowHandles);

// 切换到新窗口（假设新窗口是第二个打开的）
driver.switchTo().window(handlesList.get(1));

// 切回原窗口
driver.switchTo().window(handlesList.get(0));

五、高级元素操作与 JavaScript 执行

1. 复杂表单处理

对于下拉框、复选框、单选按钮等特殊表单元素，Selenium 提供了专门的处理类：

// 处理下拉框（Select类）
WebElement selectElement = driver.findElement(By.id("selectId"));
Select select = new Select(selectElement);

// 通过索引选择（从0开始）
select.selectByIndex(1);
// 通过可见文本选择
select.selectByVisibleText("选项二");
// 通过value属性选择
select.selectByValue("option2");

// 获取所有选项
List<WebElement> options = select.getOptions();

// 处理复选框
WebElement checkbox = driver.findElement(By.id("checkbox1"));
if (!checkbox.isSelected()) {
    checkbox.click();
}

// 处理单选按钮
List<WebElement> radios = driver.findElement(By.name("radioGroup"));
for (WebElement radio : radios) {
    if (radio.getAttribute("value").equals("male")) {
        radio.click();
        break;
    }
}

2. 文件上传与下载

文件上传和下载是 Web 测试中常见场景：

// 文件上传（input标签type=file）
WebElement uploadInput = driver.findElement(By.id("uploadFile"));
// 直接发送文件路径即可，无需点击上传按钮
uploadInput.sendKeys("D:\\test\\upload.txt");

// 文件下载（配置浏览器下载路径）
ChromeOptions options = new ChromeOptions();
// 设置下载路径
Map<String, Object> prefs = new HashMap<>();
prefs.put("download.default_directory", "D:\\test\\downloads");
// 禁止下载弹窗
prefs.put("download.prompt_for_download", false);
options.setExperimentalOption("prefs", prefs);

// 用配置好的选项初始化driver
WebDriver driver = new ChromeDriver(options);

3. 执行 JavaScript 代码

对于 Selenium 原生 API 难以实现的操作（如滚动页面、修改元素属性），可以通过执行 JavaScript 实现：

JavascriptExecutor js = (JavascriptExecutor) driver;

// 滚动到页面底部
js.executeScript("window.scrollTo(0, document.body.scrollHeight)");

// 滚动到指定元素
WebElement target = driver.findElement(By.id("targetId"));
js.executeScript("arguments[0].scrollIntoView();", target);

// 修改元素属性（如移除readonly属性）
js.executeScript("arguments[0].removeAttribute('readonly')", element);

// 获取页面标题（通过JS）
String title = (String) js.executeScript("return document.title");

六、测试框架设计与优化

1. 基础框架结构

一个规范的 Selenium 测试框架应包含以下结构：

src/main/java
├── common/           // 公共工具类
│   ├── DriverUtil.java  // 驱动管理
│   ├── WaitUtil.java    // 等待工具
│   └── ScreenShotUtil.java // 截图工具
├── page/             // 页面对象
│   ├── LoginPage.java
│   └── HomePage.java
└── test/             // 测试用例
    ├── LoginTest.java
    └── HomeTest.java

2. 页面对象模型（POM）

POM 模式将页面元素和操作封装到页面对象类中，提高代码复用性和可维护性：

// 登录页面对象
public class LoginPage {
    private WebDriver driver;
    private WebDriverWait wait;
    
    // 元素定位
    @FindBy(id = "username")
    private WebElement usernameInput;
    
    @FindBy(id = "password")
    private WebElement passwordInput;
    
    @FindBy(id = "loginBtn")
    private WebElement loginButton;
    
    // 构造方法
    public LoginPage(WebDriver driver) {
        this.driver = driver;
        this.wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
        PageFactory.initElements(driver, this); // 初始化页面元素
    }
    
    // 页面操作
    public void enterUsername(String username) {
        usernameInput.sendKeys(username);
    }
    
    public void enterPassword(String password) {
        passwordInput.sendKeys(password);
    }
    
    public HomePage clickLogin() {
        loginButton.click();
        return new HomePage(driver); // 登录后跳转到首页
    }
    
    public void login(String username, String password) {
        enterUsername(username);
        enterPassword(password);
        clickLogin();
    }
}

使用 POM 后的测试用例更加简洁：

public class LoginTest {
    private WebDriver driver;
    private LoginPage loginPage;
    
    @BeforeEach
    public void setUp() {
        driver = DriverUtil.getDriver();
        driver.get("https://example.com/login");
        loginPage = new LoginPage(driver);
    }
    
    @Test
    public void testSuccessfulLogin() {
        loginPage.login("testuser", "testpass");
        // 验证登录成功
        Assertions.assertTrue(driver.getCurrentUrl().contains("/home"));
    }
    
    @AfterEach
    public void tearDown() {
        DriverUtil.quitDriver();
    }
}

3. 数据驱动测试

结合 TestNG 和 Excel 实现数据驱动测试，用不同数据执行相同测试逻辑：

// 读取Excel数据工具类
public class ExcelUtil {
    public static Object[][] readTestData(String filePath, String sheetName) {
        // 实现Excel读取逻辑，返回二维数组
        // 每行代表一组测试数据，每列代表一个参数
    }
}

// 数据驱动测试用例
public class LoginDataDrivenTest {
    private WebDriver driver;
    private LoginPage loginPage;
    
    @BeforeMethod
    public void setUp() {
        driver = DriverUtil.getDriver();
        driver.get("https://example.com/login");
        loginPage = new LoginPage(driver);
    }
    
    @Test(dataProvider = "loginData")
    public void testLoginWithDifferentData(String username, String password, String expectedResult) {
        loginPage.enterUsername(username);
        loginPage.enterPassword(password);
        loginPage.clickLogin();
        
        if (expectedResult.equals("success")) {
            Assertions.assertTrue(driver.getCurrentUrl().contains("/home"));
        } else {
            Assertions.assertTrue(driver.findElement(By.cssSelector(".error-msg")).isDisplayed());
        }
    }
    
    @DataProvider(name = "loginData")
    public Object[][] provideTestData() {
        return ExcelUtil.readTestData("src/test/resources/loginData.xlsx", "Sheet1");
    }
    
    @AfterMethod
    public void tearDown() {
        DriverUtil.quitDriver();
    }
}

七、测试报告与持续集成

1. 生成美观的测试报告

使用 ExtentReports 生成详细的 HTML 测试报告：

public class ExtentReportUtil {
    private static ExtentReports extent;
    private static ExtentTest test;
    
    public static void initReport() {
        extent = new ExtentReports();
        File reportDir = new File("test-reports");
        if (!reportDir.exists()) {
            reportDir.mkdir();
        }
        ExtentSparkReporter spark = new ExtentSparkReporter("test-reports/result.html");
        extent.attachReporter(spark);
    }
    
    public static void createTest(String testName) {
        test = extent.createTest(testName);
    }
    
    public static void logPass(String message) {
        test.pass(message);
    }
    
    public static void logFail(String message) {
        test.fail(message);
        // 失败时截图
        String screenshotPath = ScreenShotUtil.takeScreenshot(driver, "fail");
        test.addScreenCaptureFromPath(screenshotPath);
    }
    
    public static void flushReport() {
        extent.flush();
    }
}

2. 集成到 CI/CD 流程

将 Selenium 测试集成到 Jenkins 等 CI 工具，实现自动化构建和测试：

1. 在项目中添加 Maven Surefire 插件，用于执行测试用例：

   <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId> <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId> <version>3.0.0-M5</version> <configuration> <suiteXmlFiles> <suiteXmlFile>src/test/resources/testng.xml</suiteXmlFile> </suiteXmlFiles> </configuration> </plugin> </plugins> </build>

2. 在 Jenkins 中配置：

   • 拉取代码仓库
   • 执行mvn clean test命令
   • 配置测试报告展示（ExtentReports 或 TestNG 报告）
   • 设置邮件通知，发送测试结果

八、常见问题与解决方案

1. 元素定位不稳定

• 优先使用显式等待，而非隐式等待或线程休眠
• 避免使用绝对 XPath，改用相对 XPath 并结合多种属性定位
• 对于动态 ID，使用包含部分固定文本的定位方式：//div[contains(@id, 'prefix_')]

2. 浏览器兼容性问题

• 使用 WebDriverManager 管理不同浏览器驱动，自动匹配版本：

  WebDriverManager.chromedriver().setup();
  WebDriver driver = new ChromeDriver();

• 编写测试基类，通过参数控制启动不同浏览器：

  public class TestBase {
  protected WebDriver driver;

    @Parameters("browser")
    @BeforeMethod
    public void setUp(String browser) {
        if (browser.equals("chrome")) {
            driver = new ChromeDriver();
        } else if (browser.equals("firefox")) {
            driver = new FirefoxDriver();
        } else if (browser.equals("edge")) {
            driver = new EdgeDriver();
        }
        driver.manage().window().maximize();
    }

  }

3. 执行速度优化

• 减少不必要的等待时间，合理设置超时参数

• 避免在循环中频繁查找元素，可一次查找后缓存

• 使用 Headless 模式运行浏览器（无界面模式）：

  ChromeOptions options = new ChromeOptions();
  options.addArguments("--headless=new"); // Chrome 112+版本
  WebDriver driver = new ChromeDriver(options);

九、总结与学习资源

Selenium+Java 的学习是一个循序渐进的过程，从基础操作到框架搭建需要不断实践和总结

自动化测试的核心价值在于提高测试效率和回归测试覆盖率，在实际项目中，应根据需求选择合适的测试场景进行自动化，避免盲目追求自动化率。随着经验的积累，你会逐渐掌握如何设计出稳定、高效、易维护的自动化测试框架。