java项目自动化单元测试
对于我们开发人员来说，单元测试一定不会陌生，但在各种原因下会被忽视，尤其是在我接触到的项目中，提测阶段发现各种各样的问题，我觉得有必要聊一下单元测试。
为了写而写的单元测试没什么价值，但一个好的单元测试带来的收益是非常客观的。问题是怎么去写好单元测试？怎么去驱动写好单元测试？
一 现状
现状一：多个项目完全没有单元测试。
现状二：开发人员没有写单元测试的习惯，或者由于赶业务记录而没有时间去写。
现状三：单元测试写成了集成测试，比如容器、数据库，导致单元测试运行时间长，失去了意义。
现状四：太依赖集成测试。
在gitlab上随便找两个项目的测试情况，基本不考虑单元测试就合并发布，形同虚设。
站在开发的角度讲，导致以上问题的原因大概有以下几点：
-
开发成本
对于系统初期，可能要花很多时间去写新业务，对于老系统又太过庞大，无法下手。
-
维护成本
每修改相关的类，或者重构一次代码，我们就要去修改相应的单元测试。
-
ROI
投入产出是不是正收益？可能无论是管理者还是我们开发自己都回质疑这个问题，所以有时候没有强有力的动力。
二 怎么解决
说来说去都是成本的问题，所以我们怎么去解决成本呢？
那么，我们一切从最开始说起：开发的成本
一个单元测试的传统写法，包含以下几个方面：
- 测试数据 （被测数据，和依赖对象）
- 测试方法
- 返回值断言
- 示例
@Test
public void testAddGroup() {
// 数据
BuyerGroupDTO groupDTO = new BuyerGroupDTO();
groupDTO.setGmtCreate(new Date());
groupDTO.setGmtModified(new Date());
groupDTO.setName("中国");
groupDTO.setCustomerId(customerId);
// 方法
Result<Long> result = customerBuyerDomainService.addBuyerGroup(groupDTO);
// 返回值断言
Assert.assertTrue(result.isSuccess());
Assert.assertNotNull(result.getData());
}
一个简单的测试还好，但如果是一逻辑复杂，且入参数据复杂的时候，那写起来其实挺头痛的。怎么解放我们程序员的双手？
“工欲善其事必先利其器”
我们以最大的努力降低我们的开发成本，这就涉及到我们测试框架和工具的选择问题
1 、测试框架选择
首先第一个问题就是junit4和junit5的选择，【从junit4到junit5】 我觉得最便利的一个好处就是可以参数化测试，并且基于参数化测试我们可以更加灵活的配置我们的参数。
效果如下：
@ParameterizedTest
@ValueSource(strings = { "racecar", "radar", "able was I ere I saw elba" })
void palindromes(String candidate) {
assertTrue(StringUtils.isPalindrome(candidate));
}
更好的是，junit5提供了扩展，比如我们常用的json格式。这里我们使用json文件作为输入：
@ParameterizedTest
@JsonFileSource(resources = {"/com/cq/common/KMPAlgorithm/test.json"})
public void test2Test(JSONObject arg) {
Animal animal = JSONObject.parseObject(arg.getString("Animal"),Animal.class);
List<String> stringList = JSONObject.parseArray(arg.getString("List<String>"),String.class);
when(testService.testOther(any(Student.class))).thenReturn(stringArg);
when(testService.testMuti(any(List.class),any(Integer.class))).thenReturn(stringList);
when(testService.getAnimal(any(Integer.class))).thenReturn(animal);
String result = kMPAlgorithm.test2(); //todo verify the result
}
2、 mock框架
mock类的框架
Mockito: 语法特别优雅，对于容器类的模拟比较合适，且对于返回值为空的函数调用也提供比较好的断言。缺点是不能模拟静态方法（3.4.x以上版本已支持）
EasyMock: 使用方法类似，但是更严格
PowerMock: 可以作为Mockito的一个补充，比如要测试静态方法，不过不支持junit5
Spock: 基于Groovy语言的单元测试框架
3、 数据库层
这里主要介绍一下H2数据库，其基于内存来作为对于关系型数据库的模拟，运行完成自动释放，达到隔离的目的。
主要配置：ddl文件路径、dml文件路径。这里不作详述。
但对于要不要集成数据库，很难去定义，它的作用主要是用来验证sql语法的问题，但是相对来说较重，建议可以用于轻量级的集成测试。
三 、Junit5和Mockito
后面讲到的自动生成使用的框架和业界使用最多的都是MocKito，所以这里重点介绍一下，包括使用时遇到的问题。
1 使用方法
- 分别单独引入依赖,推荐引入最新版
<!-- junit5 -->
<dependency>
<groupId>org.junit.jupiter</groupId>
<artifactId>junit-jupiter</artifactId>
<version>5.7.2</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<!-- mockito -->
<dependency>
<groupId>org.mockito</groupId>
<artifactId>mockito-core</artifactId>
<version>3.9.0</version>
<scope>test</scope></dependency>
<!-- mockito 的junit5适配器 -->
<dependency>
<groupId>org.mockito</groupId>
<artifactId>mockito-junit-jupiter</artifactId>
<version>3.9.0</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
- 使用spring-test全家桶
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
<version>2.5.0</version>
</dependency>
junit5的使用方法这里就不多做介绍，主要说一下这个ArgumentsProvider接口，实现它就可以自定义参数化类，类似于自带的ValueSource、EnumSource等。
2 、Mockito 主要注解介绍
先问为什么，为什么需要Mockito
因为：现在的java项目几乎离不开spring框架，而其最为著名的就是IOC，所有的bean用容器来管理，所以这给我们单元测试带来一个问题，如果要对bean做单元测试，就需要启动容器，那么带来的时间的开销将会很大。所以Mockito给我门带来了一系列的解决方法，让我们可以轻松的对bean 进行测试。
@Componentpublic
class A {
@Autowired
private B b; // 完全mock
@Autowired
private C c;
// 需要执行方法
@Autowired
D d;
// 需要执行真实方法
public void func(){ }
}
@Component
class C {
@Autowired
private B b;
public void needExec(){ }
}
@Component
public class B {}
假设我们要对上面的A.func()进行单元测试。
@InjectMocks注解
表示需要注入bean的类，有两种
-
被测试类，这种很容易理解，我们测试这个类，当然也需要向其注入bean。比如上面的A
-
被测试类中的,需要执行其真实的方法，但其里面也要主要bean，也就是上面的C，我们需要测试neeExec方法，但我们不关系B的具体细节。现实中比如事物，并发锁等。这一类需要Mockito.spy(new C())的形式，不然会报错
@Mock
表示要mock的数据，也就是不真实执行其方法内容，只按照我们的规则执行，或者返回，比如使用when().thenReturn()语法。
当然也可以，执行真实方法，则需要when().thenCallRealMethod()方式。
@Spy
表示所有方法都走真实方式，比如有些工具类，转换类，我们也写成了bean的形式（严格来说这种需要写成静态工具类）。
@ExtendWith(MockitoExtension.class)
public class ATest {
@InjectMocks
private A a=new A();
@Mock
private B b;
@Spy
private D d;
@InjectMocks
private C c= Mockito.spy(new C());
@BeforeEach
public void setUp() throws Exception {
MockitoAnnotations.openMocks(this);
}
@ParameterizedTest
@ValueSource(strings = {"/com/alibaba/cq/springtest/jcode5test/needMockService/A/func.json"})
public void funcTest(String str) {
JSONObject arg= TestUtils.getTestArg(str);
a.func(); //todo verify the result
}
}
3 、Mockito和junit5常见问题
1. mock静态方法
**
mockito3.4以后开始支持，之前的版本可以使用PowerMock辅助使用
2. Mockito版本和java版本兼容问题
**
报错如下
Mockito cannot mock this class: xxxMockito can only mock non-private & non-final classes.
原因是2.17.0及之前的版本与java8是兼容的
但2.18之后需要使用java11，为了在java8中使用Mockito，则需要引入另一个包
<dependency>
<groupId>net.bytebuddy</groupId>
<artifactId>byte-buddy</artifactId>
<version>1.12.6</version>
</dependency>
3. Jupiter-api版本兼容问题
Process finished with exit code 255
java.lang.NoSuchMethodError: org.junit.jupiter.api.extension.ExtensionContext.getRequiredTestInstances()Lorg/junit/jupiter/api/extension/TestInstance
第一个问题是因为junit5中api、engine、params版本不一致导致的。
第二个问题是因为jupiter-api版本太低的问题，5.7.0以后的版本才支持。
四、测试代码自动生成
选好了框架，我们还是没有解决我们的问题，“怎么节约开发成本？” ，这一节我们来谈这个问题，这也是我主要想表达的。
对于写单元测试，一直以来是比较头痛的事情，要组装各种各样的数据，可能还没跑成功，就被一堆“xxxx不能为null”的报错搞烦了。因此我们有理由去设想，有没有办法去解决这件事情。
1、 业界和方案调研
在做这个事情之前，肯定是要调研有没有现成的框架。答案是有，但很遗憾，没有找到完全契合我想要的效果，我们来看一下这些插件：
public class BaseTest {
protected TestService testService;
public String baseTest() {
return testService.testBase(1); // 4
}
}
public class JCode5 extends BaseTest {
public void testExtend(){
String s = testService.testOther(new Student()); //1
// 调用 另一个方法
System.out.println(testBean());
// 调用基类方法
baseTest();
} // 使用testService
public String testBean() {
testService.testMuti(new ArrayList<Integer>() {{add(1);}}, 2); //2
return testService.getStr(12); //3
}
/** * 测试范型类 */
public void testGeneric(Person person) {
//test
list.stream().forEach(a -> {
System.out.println(a);
});
for (int i = 0; i < 2; i++) {
Long aLong = testService.getLong("1213", "12323");
System.out.println(aLong);
}
System.out.println(testBean());
}
}
public class TestService {
public String testBase(Integer integer) {
return "TestBase";
}
public List<String> testMuti(List<Integer> a, Integer c) {
List<String> res = new ArrayList<>();
res.add(a.toString() + c + "test muti");
return res;
}
public String getStr(Integer integer) {
return "TestService" + getInt();
}
public String testOther(Student student) {
return student.getAge() + "age";
}
}
如上，testExtend一共调用了testService的4个方法，我们对比下各个插件生成的代码。
1、TestMe
**
@Test
void testTestExtend() {
when(testService.getStr(anyInt())).thenReturn("getStrResponse");
when(testService.testMuti(any(), anyInt())).thenReturn(Arrays.<String>asList("String"));
when(testService.testOther(any())).thenReturn("testOtherResponse");
jCode5.testExtend(Integer.valueOf(0));
}
@Test
void testTestGeneric() {
when(testService.getStr(anyInt())).thenReturn("getStrResponse");
when(testService.getLong(anyString(), anyString())).thenReturn(Long.valueOf(1));
when(testService.testMuti(any(), anyInt())).thenReturn(Arrays.<String>asList("String"));
jCode5.testGeneric(new Person());
}
1、生成的代码基本符合逻辑，包括需要mock的bean的逻辑都生成了。
2、但它把最重要的一环，也就是数据省略了，只是单纯的用了构造函数的形式。这显然对于我们DDD模型不适应。
3、另外他没用用到junit5的一些特性，比如参数化测试。
4、对于testExtend的方法，它只识别了3个方法。没有识别父类的调用。
2、JunitGenerate
**
只能生成基础的框架代码，对于我想mock的逻辑、以及测试方法都没有生成，用处不大。
@Test
public void testTestExtend() throws Exception {
//TODO: Test goes here...
}
3、Squaretest
生成的方法非常丰富，且一个非常厉害的一点，它能生成多个分支，比如代码逻辑中有if条件，它能生成两个测试，从而走不同的分支。
但是，最大的缺点是“收费软件，不开源”，这就决定了我们没法用它，除非是特别需要。另外测试用过程中还发现了一些其他问题，比如对于继承，重载之类的问题，它解决的也不是很好，往往识别不了需要调用的方法。
虽然无法使用，但还是可以借鉴。
五、 打造代码自动生成最佳方案
**
使用别人写的插件(JCode5)。有兴趣的也可以自己试试。
1、 插件安装
idea插件市场下载，搜索JCode5
2、 插件使用
插件有三个功能
-
生成测试代码，也就是生成单元测试。
-
生成json数据，通常用来生成测试数据，比如model。用来参数化测试。
-
增加测试方法，随着业务开发，类可能增加一下功能方法，这个时候相应的可以增加测试方法
定位到需要测试的类，快捷键或菜单定位到generater，如下，选择JCode5。
1、生成测试类
**
目前支持三个选项，后续会逐渐完善
另外两个功能类似，直接尝试使用一下就行。
2、生成的结果---类+json数据
`
@ParameterizedTest
@ValueSource(strings = {"/com/cq/common/JCode5/testExtend.json"})
public void testExtendTest(String str) {
JSONObject arg= TestUtils.getTestArg(str);
Integer i = arg.getInteger("Integer");
// 识别泛型活着集合类
List<String> stringList = JSONObject.parseArray(arg.getString("List<String>"),String.class);
String stringArg = arg.getString("String");
String stringArg1 = arg.getString("String");
String stringArg0 = arg.getString("String");
// 识别四个方法，包括父类调用、其他方法调用
when(testService.testBase(any(Integer.class))).thenReturn(stringArg);
when(testService.testMuti(any(List.class),any(Integer.class))).thenReturn(stringList);
when(testService.getStr(any(Integer.class))).thenReturn(stringArg0);
when(testService.testOther(any(Student.class))).thenReturn(stringArg1);
jCode5.testExtend(i); //todo verify the result
}
`
如上除了生成基本的代码，另外会生成测试数据，它会将该方法所需要的测试数据全都生成在一个json文件当中，完全实现“数据和代码的分离”
如testExtend.json:
`
{
"Integer":1, "String":"test", "List<String>":[ "test" ]
}
`
3、补充判定语句
这一块前期考虑对于不同的方法有不同的校验，所以目前想的还是开发者自己去写验证代码。
注意事项
在自动生成完代码之后，虽然可以运行，但如我们前面提到的，为了写单元测试而写的单元测试是没什么价值的，我们的最终目的是为了写一个好的测试。代码自动生成，但它终究能力有限，所以还是需要我们自己再去验证，比如
-
该插件生成的代码需要junit5和mockito的支持，使用时需要引入相关的依赖
-
增加assert校验逻辑，看是不是想要的结果，目前插件不会自动生成assertEquals等断言代码。
-
运用参数化测试能力，复制一份生成的json文件并修改输入数据，多组测试
3 、插件实现介绍
主要的实现思路，参考了dubbo的SPI的源码，也就是自动实现自适应SPI那部分，简单点说就是反射获取代码逻辑，然后生成测试代码。
mock数据可定制，目前的想法是：
- 固定值比如目前的String: test、Integer和boolean: 0、1
- 测试者使用配置模版，比如txt文件包含keyValue对
- 使用Faker，对于name、email、phone这种特定倾向的数据进行特色自动生成
- 自动分支测试，这一块的想法目前主要针对if来做，需要一定的时间。
- 其他
对于代码自动生成，还是有很多东西可以做的，但有些问题还尚待解决，希望能尽最大努力解放我们的双手，也能提高我们单元测试的质量。
