Nunit单元测试演练

      学以致用，单元测试的工具越来越多，可是想找一篇如何单元测试的文章却很难。所以偶来写一点自己的心得，也是一步步摸索着。

      先从测试一个方法开始，偶随便找了一个小算法。这个方法看来正合适：不能太简单，比如一加一等于二；也不能太复杂，比如牵涉到数据库操作。 

      这个算法的功能是取得小于Max的N个随机不重复正整数，代码如下：

public static List<Int32> GetRandomNum(int Max, int N)
{
    List<int> Source = new List<int>();
    List<int> Result = new List<int>();
    for (int i = 0; i < Max; i++) Source.Add(i + 1);
    for (int n = 0; n < N; n++)
    {
        int r = new Random().Next(0, Source.Count);
        Result.Add(Source[r]); Source.RemoveAt(r);
    }
    Result.Sort();
    return Result;
}

      算法很好理解。好久前写的，现在翻出来，一眼就看出有问题。不过有点问题正好，看看单元测试能否找出来。

      先添一个项目，引用NUnit.Framework，装好NUnit后在Net组件里有，免安装版的在解压后的目录里找。

      新建一个Public类用于测试，叫Test，生成随机数的方法的类叫Program。现在无所谓，正式项目里命名得规范一点。Test类加[TestFixture]特性，添加一个Public函数叫做TestGetRandomNum，加上[Test]特性，这样NUnit就能认出这个方法是用于测试的方法了。还给该函数加了一个[Category("GetRandomNum")],因为一个功能可能要写几个函数来测试，这个特性表明方法属于测试GetRandom的方法组。  

      还有几个常用的特性: [TestFixtureUp] [TestFixtureDown] [TearDown] [Setup] [Ignore] [Explicit]，据说以后了解这几个就差不多了。
      
      接着，第一个测试方法该测试什么呢？以偶写代码的一点经验，每个函数都会把参数验证放在前面，参数无效就不往下走了，抛异常什么的该干嘛干嘛，那测试也先从参数测起吧。 现在分析一下参数异常下的输出：若N<1，不管Max值多少都返回空的List；若N>=1，且Max<N，由于Source集合数量不够，应该会引发IndexOutOfRangeException。

      写一个测试方法用于测试这两种异常输出，应该写两个测试方法好一点。不过刚入手，一个两个就不必分了，写出来就好。代码如下：

 1       public void TestGetRandomNum3()
 2        {
 3            int result1 = 0, result2 = 0, result3 = 0;
 4            //N<1的case
 5            int[,] case1 = { { 0, 0 }, { 9999, 0 }, { -888, 0 }, { 1111, -888 }, { 0, -1 }, { -100, -99 } };
 6            for (int i = 0; i < 6; i++)
 7            {
 8                int Max = case1[i, 0];
 9                int N = case1[i, 1];
10                List<int> list = Program.GetRandomNum(Max, N);
11                if( list.Count==0) result1 ++;
12            }
13            //N>=1,Max<N
14            int[,] case2 = { { 0, 5 }, { 0, 1 }, { -10, 1 }, { -10, 30 }, { 10, 20 } };
15            for (int j = 0; j < 5; j++)
16            {
17                int Max = case2[j, 0];
18                int N = case2[j, 1];
19                try
20                {
21                    List<int> list = Program.GetRandomNum(Max, N);
22                }
23                catch (IndexOutOfRangeException ex)
24                {
25                    result2++;
26                }
27            }
28            //M=N>=1
29            int[,] case3 = { { 1, 1 }, { 10, 10 } };
30            for (int k = 0; k < 2; k++)
31            {
32                int Max = case3[k, 0];
33                int N = case3[k, 1];
34                List<int> list = Program.GetRandomNum(Max, N);
35                bool isMatch = true;
36                for (int n = 0; n < list.Count; n++)
37                {
38                    if (n != list[n]) { isMatch = false; break; }
39                }
40                if (isMatch && list.Count == N) result3++;
41            }
42
43            Assert.AreEqual(result1, 6);
44            Assert.AreEqual(result2, 5);
45            Assert.AreEqual(result3, 2);
46        }

      运行NUnit加载项目，双击选中刚写的方法，眼前出现一根长长的大红条！



      原来虽然是索引超出范围，但是泛型集合抛的却是ArgumentOutOfRangeException。火星了，MS为什么不和数组一样抛IndexOutOfRangeException异常呢？其实List中的元素也是存储在数组中的，我想MS是画蛇添足了。把catch语句改下异常类型，测试就通过了，其他和预想的都一样。

      第一个测试方法就完成了。写测试看来还是有点麻烦，NUnit的工作只是将你测试类里的方法一起运行并显示结果。但测试用例和逻辑，都得自己写，只是参数验证还好说。下面要验证正常输出结果的随机性，就费了点功夫。

      正常输出，应该验证这些：个数、范围、元素不重复、运行不重复、随机分布。

      第二个测试方法只比较了一下两次运行不重复，这里就不把这个小算法抽象成机关重重的黑盒了，那应该测试个几百几千次，甚至更多，看结果的重复率。还有怎么高效地比较N个集合中，每个集合都很长很长，是否有元素完全相同的呢，我想可以对集合生成一个MD5签名再比较。

      验证随机写在第三个验证方法里，和验证结果元素个数和范围在一起。关键来了，自己觉得它是随机的不行，怎么判断这些数是随机的？凭什么标准判断呢？要把判断的依据用编程语言告诉计算机。

      随机数有什么特征，我思索着，终于总结出：随机就是不均匀又均匀。一个随机数，可以是在指定范围内任意值，此谓不均匀。但一次生成的一组随机数总体来看，若把总范围分成若干跨度相同的子范围，每个子范围内应有差不多数量的随机数。随机数总数越多，在各范围内分布的比例越接近，此谓均匀。说到分布，想起来了，我们中学就学过一个描述分布的数学概念：方差。我们生成的随机数，应对范围的中间值有一定的方差。而这个方差，应该接近于绝对均匀分布情况下的方差。我估计平均每次浮动在10％内，如果通不过，再调整一下。

      验证随机分布部分代码如下：

 1        [Test]
 2        [Category("GetRandomNum")]
 3        public void TestGetRandomNum3()
 4        {
 5            Random R = new Random(); double randomRate = 0;
 6            for (int i = 0; i < 10; i++)
 7            {
 8                int Max = R.Next(1, Int16.MaxValue);
 9                for (int j = 0; j < 10; j++)
10                {
11                    int N = R.Next(1, Max);
12                    List<int> list = Program.GetRandomNum(Max, N);
13                    double rate = VerRandomRate(list, Max);
14                    randomRate += Math.Abs(rate);
15                    Console.Write("Max:{0}, N:{1},Variance:{2}\r\n", Max, N, rate);
16                    System.Threading.Thread.Sleep(50);
17                }
18            }
19            Console.Write(randomRate);
20            Assert.Less(randomRate, 10);
21        }

      
      这里采用循环生成测试参数，以后应该会经常用到这种方式。写完，生成项目，NUnit加载，Run，大红条！看来浮动范围限制得太小，但是一看NUnit Text OutPut栏，发现有的结果浮动值过于悬殊，达数倍之多。结果之间差别也很大，不对劲！

      在项目里调试，一下子就发现，不，应该说是想起来：生成随机数的种子应该在循环外就初始化。不然，生成的全是连续的“随机数”。

      做修改，NUnit重新Run一下，通过！这才是真正的随机数，随机得很暴力，平均方差浮动不到1％！



      测试项目代码在这里，还有官方NUnit下载。单元测试也是程序开发的一部分，希望与大家一起学习交流，成为软件开发的现代化正规军。