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單元測試的思考與實踐

1. 什么是單元測試

通常來說單元測試，是一種自動化測試，同時包含一下特性：

驗證很小的一段代碼（業務意義或者代碼邏輯上不可再分割的單元），能夠更準確的定位到問題代碼的位置
能夠快速運行（單元測試的意義，在于快速且周期性的驗證原有代碼的準確性），提高項目開發效率
以隔離的方式 (isolated manner)運行（對外部依賴通過插樁解耦，避免單元測試的復雜度，實現問題快速定位，簡化單元測試的運行環境，多個單元測試可以以任何順序甚至并行進行）

2. 為什么要單元測試

因為單元測試有如下優點：

能快速的回歸，提高自測的效率
集成測試或者端到端的手工測試效率低，而且無法覆蓋到更細節的邏輯分支
也存在功能設計超前于產品設計，通過接口維度，無法觸達某些邏輯分支，需要通過單元測試來覆蓋
功能開發人員更了解代碼的實現，開發人員寫出的測試用例往往能更全面的覆蓋代碼
有良好單測的代碼，往往更方便重構
單元測試是項目代碼的一部分，維護方便，當然這也依賴良好的單元測試編寫習慣，合適的顆粒度

3. 如何識別有測試價值的代碼？

當我們考慮給代碼添加單元測試時，需要首先考慮加入單測后能夠帶來的收益有多少，以及其付出的成本有多少，用最小的維護成本提供最高的價值的單元測試

3.1 項目屬性
軟件本身發布更新成本比較大，如嵌入式軟件，客戶端程序；或者軟件的缺陷更可能帶來較大的資損，如工廠，銀行內部的軟件，這類軟件都是需要優先考慮單元測試。
如果一個項目本身不是特別核心的項目，影響面小，迭代更新相對較容易，那么對單元測試的要求，或者說對質量的要求，也就沒有那么強烈

3.2 代碼屬性
3.2.1 重要的代碼

領域層
基礎設施代碼
3.2.2 不容易被集成測試覆蓋的代碼
邊界條件
異常條件
低概率場景
3.2.3 容易出現問題的代碼
復雜的業務邏輯分支
狀態機
膠水代碼：負責組合多個功能，多個功能的輸入具有不確定性

3.3 個人不建議的單元測試的行為

通常來說不建議在單元測試的時候，啟動spring容器后，會牽扯過多的外部依賴，導致單元測試難以進行，或者成本過高
同樣，外部接口，數據庫依賴，中間件依賴，都不建議在單元測試中加載，可以通過mock或者sub的方式來進行隔離

4. 編寫 Unit Test

通常按照單元測試的AAA模式來編寫單元測試，分為三部分：Arrange, Act, Assert

Arrange
準備測試數據和測試環境，確保測試的可重復性和可預測性。這包括初始化對象、設置變量、模擬外部依賴等
Act
執行實際的測試操作，也就是調用需要測試的方法或函數，并獲取返回值或狀態。這個階段應該僅包含單個操作，以確保測試的獨立性和可維護性
Assert
驗證測試結果是否符合預期，也就是檢查實際的輸出是否與預期的輸出相同。如果結果不符合預期，我們需要檢查測試代碼和被測試代碼，找出問題所在并進行修復
結果驗證 - 對函數返回結果進行驗證
狀態驗證 - 對過程中的屬性值來進行驗證
行為驗證 - 對過程中會執行的動作進行驗證

spock測試框架代碼示例：


class OrderServiceImplTest extends Specification {

    OrderService orderService = new OrderServiceImpl();
    InventoryService inventoryService = Mock(InventoryService)
    OrderConverter orderConverter = Mock(OrderConverter.class)
    PaymentChannelClient paymentChannelClient = Mock(PaymentChannelClient)
    OrderMapper orderMapper = Mock(OrderMapper)


    def setupSpec() {}    // runs once -  before the first feature method
    def setup() { // runs before every feature method
        orderService.setInventoryService(inventoryService)
        orderService.setPaymentChannelClient(paymentChannelClient)
        orderService.setOrderMapper(orderMapper)
        orderService.setOrderConverter(orderConverter)
    }

    def cleanup() {}      // runs after every feature method
    def cleanupSpec() {}  // runs once -  after the last feature method

    def "create order correctly"() {
    
        //準備測試需要的參數
        given:
        Long id = 1
        CreateOrderCommand command = new CreateOrderCommand(orderNo, itemNo, orderItemQuantity, user, totalPrice)
    
        //創建一個spy，可以用來做行為驗證
        MockOrderEntity spyOrder = Spy(constructorArgs: [id, orderNo, itemNo, orderItemQuantity, null, user, totalPrice])
    
        //指定返回spy
        orderConverter.toEntity(_ as CreateOrderCommand) >> spyOrder
    
        LockInventoryCommand lockInventoryCommand = new LockInventoryCommand(itemNo, orderItemQuantity)
    
        when:
        //觸發測試
        Long resultId = orderService.createOrder(command)
    
        then:
        //行為驗證, 創建訂單的同時，執行鎖定庫存lockInventory會被執行一次，同時會驗證參數是否和我們提供lockInventoryCommand是否equals
        1 * inventoryService.lockInventory(lockInventoryCommand)
        //行為驗證，最終訂單執行insert
        1 * spyOrder.insert()
        //結果驗證，驗證返回的id
        resultId == id
        //狀態驗證
        spyOrder.orderStatus == OrderStatus.CREATE
    
        //以表格的形式提供測試數據集合
        where:
        orderNo | itemNo | orderItemQuantity | user    | totalPrice
        "1"     | "it"   | 10                | "userA" | 9.9
    }
    
  }

5. 如何自動化執行單元測試

使用spock框架進行單測，可以通過添加maven插件，來在maven打包的時候自動執行單元測試代碼

<dependency>
    <groupId>org.spockframework</groupId>
    <artifactId>spock-core</artifactId>
    <version>2.1-groovy-3.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>net.bytebuddy</groupId>
    <artifactId>byte-buddy</artifactId>
    <version>1.10.19</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>


<!-- Mandatory plugins for using Spock -->
<plugin>
    <groupId>org.codehaus.gmavenplus</groupId>
    <artifactId>gmavenplus-plugin</artifactId>
    <version>1.12.0</version>
    <executions>
        <execution>
            <goals>
                <goal>compile</goal>
                <goal>compileTests</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>
<plugin>
    <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
    <version>3.0.0-M5</version>
    <configuration>
        <includes>
            <!-- 指定后綴為Test的文件，需要被執行單元測試 -->
            <include>**/*Test</include>
        </includes>
    </configuration>
</plugin>

6. Spock測試框架中Mock，Stub，Spy的區別

Stub（樁對象）：Stub對象用于模擬被測試對象的某些行為。Stub對象通常用來模擬一些外部依賴（interface）返回指定數據，以便于進行單元測試。不能用于用來做行為驗證。

def ""() {
    given:
    def inventoryMapper = Stub(InventoryMapper)
    InventoryServce inventoryService = new InventoryServiceImpl(inventoryMapper)
    Inventory inv = new Inventory(10)
    inventoryMapper.selectById(_) >> inv

    when:
    //inventoryService.stockOut(quantity, id)
    inventoryService.stockOut(5, 1)

    then:
    inv.quantity == 5
    
}

Mock（模擬對象）：Mock對象和Stub對象類似，但是可以用來做行為驗證，所以在spock中通常可以用mock替代stub

def ""() {
    given:
    def inventoryMapper = Mock(InventoryMapper)
    InventoryServce inventoryService = new InventoryServiceImpl(inventoryMapper)
    Inventory inv = new Inventory(10)
    inventoryMapper.selectById(_) >> inv

    when:
    //inventoryService.stockOut(quantity, id)
    inventoryService.stockOut(5, 1)

    then:
    //行為驗證，inventoryMapper執行了一次stockOut
    1 * inventoryMapper.stockOut(_)
    inv.quantity == 5
    
}

3. Spy（監視對象）：上面的Stub，Mock都是創建一個假的實例，而Spy是在真實實例的基礎上，類似創建一個包裝類，它可以記錄被測試對象的行為。既保留了原有實例功能的同時，還可以做行為驗證
```groovy
def ""() {
    given:
    def inventoryMapper = Stub(InventoryMapper)
    InventoryServce inventoryService = new InventoryServiceImpl(inventoryMapper)
    Inventory inv = Spy(Inventory)
    inv.setQuantity(10)
    inventoryMapper.selectById(_) >> inv

    when:
    //inventoryService.stockOut(quantity, id)
    inventoryService.stockOut(5, 1)

    then:
    //行為驗證，inv執行了一次stockOut
    1 * inv.stockOut(_)
    inv.quantity == 5
    
}

通常來說調用Spy對象的方法，會被默認委托給真實的對象來執行，即執行真實的方法，但是Spy同樣也適用Stub行為，如：

def subscriber = Spy(SubscriberImpl, constructorArgs: ["Fred"])
//Spy對象也可以像 Stub對象一樣，替換掉receive方法，返回指定的值
subscriber.receive(_) >> "ok"

7. Partial Mocks(部分Mock)

7.1 callRealMethod
通常來說Mock可以對class或者interface創建一個fake對象，不會執行真實的方法，當在寫單元測試時有時會需要執行Mock對象的某些真實方法的時候，可以callRealMethod的方式來執行。

given:
def subscriber = Mock(SubscriberImpl)
//mock call方法
subscriber.call(_) >> {return "called"}
//通過callRealMethod指定mock對象執行原來的真實方法
subscriber.receive(_) >> { callRealMethod() }

then:
subscriber.receive("")

7.2 spy
通過callRealMethod是一種方式，另一種，就是通過Spy來實現，因為Spy是基于真實的對象創建的，那么就可以反過來實現一個對象既可以調用真實方法，又可以調用假的方法

given:
def subscriber = Spy(SubscriberImpl, constructorArgs: ["Fred"])
//mock call方法
subscriber.call(_) >> {return "called"}

then:
//這里會直接執行真實方法
subscriber.receive("")

posted on 2024-04-03 16:32 mindSucker 閱讀(70) 評論(0) 收藏舉報

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