测试中的 AAA 模式与 Given–When–Then 模式详解

单元测试中的两种经典结构模式：AAA与Given-When-Then

在单元测试实践中，我们通常采用两种广为人知的结构化模式：AAA（Arrange-Act-Assert）和Given-When-Then。这两种模式本质相同，只是在不同应用场景下的表达方式有所区别：

AAA适用于工程化测试编写
Given-When-Then则是行为驱动开发(BDD)的语义化延伸

本文将通过C++示例详细解析这两种模式的概念、区别、适用场景及最佳实践。

为何测试需要结构化模式？

缺乏组织的测试代码往往会变得如同业务逻辑一样复杂。例如：

cpp 复制代码

TEST(CalculatorTest, Add) {
    Calculator c;
    c.setMode(1);
    int result = c.add(2, 3);
    EXPECT_EQ(result, 5);
    c.reset();
}

虽然功能正确，但这样的测试结构不清晰，难以区分准备、执行和验证的边界。随着测试规模扩大，维护成本将显著增加。

AAA模式详解

概念

AAA是测试中最基础的结构化方法，包含三个明确阶段：

步骤	功能描述	示例行为
Arrange	准备测试环境	创建对象、设置初始状态
Act	执行被测操作	调用目标函数
Assert	验证预期结果	检查返回值或状态变化

C++实现示例

cpp 复制代码

TEST(CalculatorTest, Add) {
    // Arrange
    Calculator calc;
    calc.setMode(1);

    // Act
    int result = calc.add(2, 3);

    // Assert
    EXPECT_EQ(result, 5);
}

AAA模式的优势：

结构清晰：各阶段意图一目了然
便于维护：快速定位特定逻辑
易于调试：明确问题发生的阶段

结合测试夹具

GoogleTest中可以将Arrange部分提取到测试夹具：

cpp 复制代码

class CalculatorTest : public ::testing::Test {
protected:
    void SetUp() override {
        calc.setMode(1);  // Arrange
    }
    Calculator calc;
};

TEST_F(CalculatorTest, Add) {
    // Act
    int result = calc.add(2, 3);

    // Assert
    EXPECT_EQ(result, 5);
}

Given-When-Then模式解析

背景与概念

Given-When-Then源自行为驱动开发(BDD)，强调用业务语言描述测试场景：

步骤	对应AAA阶段	业务描述
Given	Arrange	设定前提条件
When	Act	执行关键操作
Then	Assert	验证预期结果

这种结构特别适合需要高可读性的场景，尤其是跨职能团队协作时。

C++实现示例

cpp 复制代码

TEST(BankAccountTest, Withdraw) {
    // Given a bank account with 100 balance
    BankAccount account(100);

    // When the user withdraws 40
    account.withdraw(40);

    // Then the remaining balance should be 60
    EXPECT_EQ(account.balance(), 60);
}

这样的测试几乎可以直译为自然语言：

"Given a bank account with 100 balance, when the user withdraws 40, then the balance should be 60."

模式对比与选择

比较维度	AAA模式	Given-When-Then模式
起源	单元测试框架	行为驱动开发
表达风格	技术导向	业务导向
受众友好度	开发者	跨职能团队
实质区别	结构化测试写法	语义化测试写法

简言之，Given-When-Then是AAA的自然语言表达形式。

C++实践建议

最佳实践是融合两种模式的优点：

保持AAA的结构化优势
采用Given/When/Then注释增强可读性

推荐模板：

cpp 复制代码

TEST(UserLoginTest, ShouldSucceedWithValidCredentials) {
    // Given a registered user with valid credentials
    User user("alice", "password123");

    // When the user tries to log in
    bool success = user.login("alice", "password123");

    // Then the login should succeed
    EXPECT_TRUE(success);
}

核心结论

AAA模式确保测试结构清晰、易于维护
Given-When-Then模式提升测试可读性和业务语义
关系：技术实现与业务表述的互补关系
实践：C++测试中建议结合使用，以AAA为基础架构，用Given/When/Then注释增强表达

实施建议：

单元测试优先采用AAA结构
集成/行为测试推荐Given-When-Then语义
跨职能团队可采用混合注释风格

测试不仅是验证工具，更是沟通媒介。AAA保证技术严谨性，Given-When-Then增强业务表达力，二者结合才能创造出既可靠又易懂的测试案例。

参考资料：

GoogleTest最佳实践指南
Martin Fowler - GivenWhenThen模式
BDD（行为驱动开发）参考
Cucumber 官方网站
https://cucumber.io/docs/bdd/

"Introducing BDD" by Dan North（原作者）

https://dannorth.net/introducing-bdd/