浅解 Junit 4 第六篇：AnnotatedBuilder 和 RunnerBuilder

背景

在浅解 Junit 4 第三篇：Suite 一文中，我们探讨了 Suite (测试套件) 是如何把测试类对应的 Runner(运行器) 组织起来的。简要的思维导图如下 ⬇️

那么随之而来的一个问题是，<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runners.Suite \text{org.junit.runners.Suite} </math>org.junit.runners.Suite 是怎么构建出来的呢 ？本文会对 Suite 的构建过程进行探讨。

要点

Suite 继承了 ParentRunner<Runner>，简要的类图如下 👇

AnnotatedBuilder 继承了 RunnerBuilder，简要的类图如下 👇

我们用一个杜撰的例子来说明构建 Suite 的主要步骤 👇

java 复制代码

@RunWith(Suite.class)
@Suite.SuiteClasses({X.class, Y.class, Z.class})
public class T {
}

T, X, Y, Z 都是测试类（但是 T 中没有显式定义任何方法），我们希望通过 T 将 X, Y, Z 组织为一个测试套件(Suite)。

参考浅解 Junit 4 第四篇：类上的 @Ignore 注解，我们还可以将以下两种情况进行对比

测试类 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 1 T_1 </math>T1 上带有 @Ignore 注解
测试类 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 2 T_2 </math>T2 上带有 @RunWith(Suite.class) 注解

测试类	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 1 T_1 </math>T1	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 2 T_2 </math>T2
测试类的特点	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 1 T_1 </math>T1 上带有 `@Ignore` 注解	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> T 2 T_2 </math>T2 上带有 `@RunWith(Suite.class)` 注解
对应的 `Runner`	`IgnoredClassRunner`(它继承自 `Runner` 类)	`Suite`(它继承自 `ParentRunner` 类)
对应的 `RunnerBuilder`	`IgnoredBuilder`	`AnnotatedBuilder`

一些类的全限定类名

文中提到 JUnit 4 中的类，它们的全限定类名一般都比较长，所以文中有时候会用简略的写法（例如将 org.junit.runners.Suite 写成 Suite）。我在这一小节把简略类名和全限定类名的对应关系列出来

简略的类名	全限定类名(`Fully Qualified Class Name`)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> AnnotatedBuilder \text{AnnotatedBuilder} </math>AnnotatedBuilder	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder \text{org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder} </math>org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> ParentRunner \text{ParentRunner} </math>ParentRunner	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runners.ParentRunner \text{org.junit.runners.ParentRunner} </math>org.junit.runners.ParentRunner
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> Runner \text{Runner} </math>Runner	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runner.Runner \text{org.junit.runner.Runner} </math>org.junit.runner.Runner
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> RunnerBuilder \text{RunnerBuilder} </math>RunnerBuilder	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runners.model.RunnerBuilder \text{org.junit.runners.model.RunnerBuilder} </math>org.junit.runners.model.RunnerBuilder
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> Suite \text{Suite} </math>Suite	<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runners.Suite \text{org.junit.runners.Suite} </math>org.junit.runners.Suite

正文

项目结构

探讨本文的问题，不需要在项目中加入新的 java 代码，项目中已有的代码在浅解 Junit 4 第三篇：Suite 一文中的一个具体的场景: 用 Nand 来实现 Not/And/Or 这一小节有具体的描述，这里就不赘述了。项目结构如下图所示（.idea/ 目录是 Intellij IDEA 生成的，可以忽略它）

`Suite` 是怎么构建出来的？

浅解 Junit 4 第五篇：IgnoredBuilder 和 RunnerBuilder 一文提到 ⬇️

可以使用构建者(builder)设计模式来构建 Runner

Runner 的构建者(builder)是 RunnerBuilder

RunnerBuilder 是抽象类，我们需要用它的子类来执行具体的构建逻辑

类上有 @Ignore 的测试类，它对应的 Runner 是 IgnoredClassRunner，而IgnoredClassRunner 对应的构建者(builder)是 IgnoredBuilder

<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.runners.Suite \text{org.junit.runners.Suite} </math>org.junit.runners.Suite 继承了 ParentRunner<Runner>，它也有对应的 RunnerBuilder。和 Suite 对应的 RunnerBuilder 是 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder \text{org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder} </math>org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder。我们在AnnotatedBuilder 类的 runnerForClass(Class<?>) 方法里打一个断点，位置如下图所示

然后 debug BasicGateSuite 的 main 方法。在断点处，会看到 testClass 参数的值为 org.study.BasicGateSuite.class(如下图所示)

往后运行一行，从下图可以看出 annotation.value() 的值为 org.junit.runners.Suite.class

继续运行，会来到 buildRunner(Class<? extends Runner> runnerClass, Class<?> testClass) 方法。从名称来看，这个方法会构建 Runner。这个方法的代码如下

java 复制代码

public Runner buildRunner(Class<? extends Runner> runnerClass,
        Class<?> testClass) throws Exception {
    try {
        return runnerClass.getConstructor(Class.class).newInstance(testClass);
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        try {
            return runnerClass.getConstructor(Class.class,
                    RunnerBuilder.class).newInstance(testClass, suiteBuilder);
        } catch (NoSuchMethodException e2) {
            String simpleName = runnerClass.getSimpleName();
            throw new InitializationError(String.format(
                    CONSTRUCTOR_ERROR_FORMAT, simpleName, simpleName));
        }
    }
}

从代码逻辑来看，这个方法会依次尝试调用下面两个构造函数(XXXRunner 表示某个 Runner)

XXXRunner(Class<?>) (为了便于描述，我们把它简称为 A 类型构造函数)
XXXRunner(Class<?>, RunnerBuilder) (为了便于描述，我们把它简称为 B 类型构造函数)

就 Suite 而言，它没有 A 类型构造函数，但是有 B 类型构造函数（如下图第 69 行所示）。

我们在上图第 70 行打一个断点，当代码运行到这个断点时，会看到 klass 参数的值为 org.study.BasicGateSuite.class(如下图所示)

而 builder 参数里是 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> org.junit.internal.builders.AllDefaultPossibilitiesBuilder \text{org.junit.internal.builders.AllDefaultPossibilitiesBuilder} </math>org.junit.internal.builders.AllDefaultPossibilitiesBuilder 的一个实例，至于这个参数是怎么来的，我们到下一篇再分析吧，否则本文的内容就有点多了。现在可以简单将 builder 参数理解为一个起辅助作用的 RunnerBuilder，我们会这个 builder 来构建 Suite 的各个子节点（注意: Suite 继承了 ParentRunner<Runner>，所以它的子节点都是 Runner）。

至于上图中第 70 行调用的 getAnnotatedClasses(Class<?>) 方法，它会负责解析测试类上的 org.junit.runners.Suite.SuiteClasses 注解。我们可以在这个方法里打一个断点（如下图第 58 行所示）。当程序运行到断点这里时，可以验证 annotation.value 的值是以下三个元素组成的数组

org.study.NotGateTest.class
org.study.AndGateTest.class
org.study.OrGateTest.class

(下图红框里展示的是一种验证方式)

Suite 类中的另一个构造函数会被调用，这个构造函数如下图红框所示。

我们可以在第 102 行打一个断点(如上图所示)。当程序运行到断点处时，可以验证 suiteClasses 数组中包含了以下元素

org.study.NotGateTest.class
org.study.AndGateTest.class
org.study.OrGateTest.class

这三个元素来自 BasicGateSuite 类上 @SuiteClasses 注解(如下图红框所示)

其他

"`Suite (测试套件)` 是如何把测试类对应的 Runner 组织起来的"这张图是如何画出来的？

我用了 PlantUML 来画这张图，具体的代码如下

puml 复制代码

@startmindmap
'https://plantuml.com/mindmap-diagram

top to bottom direction

title <i>Suite (测试套件)</i> 是如何把测试类对应的 <i>Runner</i> 组织起来的

*:<i>org.junit.runners.Suite</i> 继承了
<i>org.junit.runners.ParentRunner<Runner></i>;
**:调用 <i>org.junit.runners.Suite</i> 的构造函数时，
子节点会保存在 <i>org.junit.runners.Suite#runners</i> 字段中
(每个子节点都是 <i>Runner</i> 的实例);
*** <i>Suite</i> 作为亲节点，会负责查找和运行子节点


@endmindmap

"org.junit.runners.ParentRunner 和 org.junit.runners.Suite"这张图是如何画出来的？

我用了 PlantUML 来画这张图，具体的代码如下

puml 复制代码

@startuml
'https://plantuml.com/class-diagram

title <i>org.junit.runners.ParentRunner</i> 和 <i>org.junit.runners.Suite</i>
caption 注意: 图中只画了本文关心的字段和方法

abstract class org.junit.runners.ParentRunner

org.junit.runners.ParentRunner <|-- org.junit.runners.Suite: extends ParentRunner<Runner>

abstract class org.junit.runners.ParentRunner {
    #{abstract} List<T> getChildren()
}

class org.junit.runners.Suite {
    -final List<Runner> runners
    -{static} Class<?>[] getAnnotatedClasses(Class<?> klass) throws InitializationError
    +Suite(Class<?> klass, RunnerBuilder builder) throws InitializationError
    #Suite(RunnerBuilder builder, Class<?> klass, Class<?>[] suiteClasses) throws InitializationError
    #Suite(Class<?> klass, List<Runner> runners) throws InitializationError
    #List<Runner> getChildren()
}


@enduml

"RunnerBuilder 和 AnnotatedBuilder 的简要类图"这张图是如何画出来的？

我用了 PlantUML 来画这张图，具体的代码如下

puml 复制代码

@startuml
'https://plantuml.com/class-diagram

title <i>RunnerBuilder</i> 和 <i>AnnotatedBuilder</i> 的简要类图

abstract class org.junit.runners.model.RunnerBuilder
class org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder

org.junit.runners.model.RunnerBuilder <|-- org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder

abstract class org.junit.runners.model.RunnerBuilder {
    +{abstract}Runner runnerForClass(Class<?> testClass) throws Throwable
}

class org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder {
    +Runner runnerForClass(Class<?> testClass)
}

note right of org.junit.runners.model.RunnerBuilder::runnerForClass
这个方法的 <i>javadoc</i> 提到
Override to calculate the correct runner for a test class at runtime.
end note

note right of org.junit.internal.builders.AnnotatedBuilder::runnerForClass
不严谨的描述:
如果 <i>testClass</i> 对应的类上有 <i>@RunWith(XXXRunner.class)</i> 注解,
    则依次尝试调用以下两个构造函数(<i>testClass</i> 的 <i>class</i> 对象会作为构造函数的第一个参数)
    1. <i>XXXRunner(Class<?>)</i>
    2. <i>XXXRunner(Class<?>, RunnerBuilder)</i>
否则此方法返回 <i>null</i>
(注意:这个 <i>note</i> 里的描述并不严谨,精准的逻辑请参考源代码)
end note

caption 注意:图中只列出了本文关心的方法

@enduml

"构建 Suite 的主要步骤"这张图是如何画出来的？

我用了 PlantUML 来画这张图，具体的代码如下

puml 复制代码

@startmindmap
'https://plantuml.com/mindmap-diagram

top to bottom direction

title 构建 <i>Suite</i> 的主要步骤

*:将测试类 <i>T</i> 对应的 <i>Runner</i> 称为 <i>Runner<sub>T</sub></i>
则 <i>Runner<sub>T</sub></i> 是 <i>Suite</i>;
** <i>Suite</i> 对应的 <i>builder</i> 是 <i>AnnotatedBuilder</i>
*** <i>AnnotatedBuilder</i> 会解析 <i>T</i> 上的 <i>@RunWith</i> 注解
****:<i>AnnotatedBuilder</i> 会通过反射来调用
<i>Suite(Class<?> klass, RunnerBuilder builder)</i> 这个构造函数
(<i>klass</i> 参数的值为 <i>T.class</i>, <i>builder</i> 参数是一个起辅助作用的构建器);

***:在调用 <i>Suite(Class<?> klass, RunnerBuilder builder)</i> 这个构造函数时,
会通过调用 <i>Suite</i> 类中的 <i>getAnnotatedClasses(Class<?> klass)</i> 方法
来解析 <i>T</i> 上的 <i>@SuiteClasses</i> 注解中包含了哪些类
(解析结果是 <i>A.class</i>, <i>B.class</i>, <i>C.class</i> 组成的数组);
****:<i>Runner<sub>T</sub></i> 的 <i>runners</i> 字段会包含三个元素: <i>Runner<sub>A</sub></i>, <i>Runner<sub>B</sub></i>, <i>Runner<sub>C</sub></i>
(这三个元素分别是 <i>A, B, C</i> 各自对应的 <i>Runner</i>);

legend right
掘金技术社区
@金銀銅鐵
endlegend

@endmindmap

浅解 Junit 4 第六篇：AnnotatedBuilder 和 RunnerBuilder

背景

要点

一些类的全限定类名

正文

项目结构

Suite 是怎么构建出来的？

其他

"Suite (测试套件) 是如何把测试类对应的 Runner 组织起来的"这张图是如何画出来的？

"org.junit.runners.ParentRunner 和 org.junit.runners.Suite"这张图是如何画出来的？

"RunnerBuilder 和 AnnotatedBuilder 的简要类图"这张图是如何画出来的？

"构建 Suite 的主要步骤"这张图是如何画出来的？

参考资料

`Suite` 是怎么构建出来的？

"`Suite (测试套件)` 是如何把测试类对应的 Runner 组织起来的"这张图是如何画出来的？