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关于Java单元测试，你需要知道的一切

7年前 (2017-03-17) 分类：程序开发 阅读(2361) 评论(0)

简介

单元测试是先mock一些正常边界异常条件来对接口进行操作，并且期望接口返回什么内容，最后接口实现了之后再重新测试一遍。

TDD：Test-Driven Development，测试驱动开发模式——旨在强调在开发功能代码之前，先编写测试代码。开发未动，测试先行。

为什么我们要进行单元测试：

最后才修改一个 bug 的代价是在 bug 产生时修改它的代价的10倍。——《快速软件开发》

测试任何可能的错误。单元测试不是用来证明您是对的，而是为了证明您没有错。

单元测试是编写测试代码，用来检测特定的、明确的、细颗粒的功能。单元测试并不一定保证程序功能是正确的，更不保证整体业务是准备的。

单元测试不仅仅用来保证当前代码的正确性，更重要的是用来保证代码修复、改进或重构之后的正确性。

JUNIT

JUnit 是由 Erich Gamma 和 Kent Beck 编写的一个回归测试框架（regression testing framework）。JUnit 测试是程序员测试，即所谓白盒测试。它是一个 Java 语言的测试框架，多数 Java 的开发环境都已经集成了 JUnit 作为单元测试的工具。

特性

  • 用于测试期望结果的断言（Assertion）

  • 用于共享共同测试数据的测试工具

  • 用于方便的组织和运行测试的测试套件

  • 图形和文本的测试运行器

基本流程

  • 写测试类并继承 TestCase 类

  • 写测试方法 testXXX()， 测试方法必须以 test 开头

  • 写测试套件类，将 test case 加入到 test suite， 如果没有为 test case 写 test suite 的话，系统会默认为每个 test case 生成一个 test suite

  • 运行JUnit Test 进行测试

剖析概念

TestXXX

TestCase（测试用例）

当一个类继承 JUnit 的 TestCase 类，即成为一个测试类，而且，测试类中的方法必须以 test 开头，比如：testAdd() 等。

TestSuite（测试套件）

TestSuite 是一组测试，目的在于将相关的测试用例归入一组。当执行一个 Test Suite 时，就会执行组内所有的测试方法，这就避免了繁琐的测试步骤。当然，如果没有为 test case 写 test suite 的话，系统会默认为每个 test case 生成一个 test suite。

Assert（断言）

Assert 用于检查条件是否成立，当条件成立则 Assert 方法通过，否则会抛出异常。例如，Assert.assertEquals(3, result); 判断 result 是否跟期望的3想等，如果想等则通过，否则测试失败。

主要有如下几个断言方法：

  • assertTrue/False（）：判断一个条件是 true 还是 false。

  • fail（）：失败，可以有消息，也可以没有消息。

  • assertEquals（）：判断是否想等，可以指定输出错误信息。注意不同数据类型所使用的 assertEquals 方法参数有所不同。

  • assertNotNull/Null（）：判断一个对象是否为空。

  • assertSame/NotSame（）：判断两个对象是否指向同一个对象。

  • failNotSame/failNotEquals（）：当不指向同一个内存地址或者不相等的时候，输出错误信息。错误信息为指定的格式。

  • setUp

  • 每次测试方法执行之前，都会执行 setUp 方法，此方法用于进行一些固定的准备工作，比如，实例化对象，打开网络连接等。

  • tearDown

  • 每次测试方法执行之后，都会执行 tearDown 方法，此方法用于进行一些固定的善后工作，比如，关闭网络连接等。

Junit3.x与4.x区别

单元测试

Failure与Error区别

单元测试

单元测试的失败（Failure）与测试出现了错误（Error）

JUnit 将测试失败的情况分为两种：Failure 和 Error 。 

Failure 一般是由单元测试使用的断言方法判断失败引起的，它表示在测试点发现了问题（程序中的 bug）；

 Error 则是有代码异常引起的，这是测试目的之外的发现，它可能产生于测试代码本身的错误（也就是说，编写的测试代码有问题），也可能是被测试代码中的一个隐藏 bug 。不过，一般情况下是第一种情况。

常用注解

@Before

初始化方法，在任何一个测试方法执行之前，必须执行的代码。对比 JUnit 3 ，和 setUp（）方法具有相同的功能。在该注解的方法中，可以进行一些准备工作，比如初始化对象，打开网络连接等。

@After

释放资源，在任何一个测试方法执行之后，需要进行的收尾工作。对比 JUnit 3 ，和 tearDown（）方法具有相同的功能。

@Test

测试方法，表明这是一个测试方法。在 JUnit 中将会自动被执行。对与方法的声明也有如下要求：名字可以随便取，没有任何限制，但是返回值必须为 void ，而且不能有任何参数。如果违反这些规定，会在运行时抛出一个异常。不过，为了培养一个好的编程习惯，我们一般在测试的方法名上加 test ，比如：testAdd（）。

同时，该 Annotation（@Test） 还可以测试期望异常和超时时间，如 @Test（timeout=100），我们给测试函数设定一个执行时间，超过这个时间（100毫秒），他们就会被系统强行终止，并且系统还会向你汇报该函数结束的原因是因为超时，这样你就可以发现这些 bug 了。而且，它还可以测试期望的异常，

例如，我们刚刚的那个空指针异常就可以这样：@Test(expected=NullPointerException.class)，此时如果出现空指针异常，反正会认为测试通过

单元测试

@Ignore

忽略的测试方法，标注的含义就是“某些方法尚未完成，咱不参与此次测试”；这样的话测试结果就会提示你有几个测试被忽略，而不是失败。一旦你完成了相应的函数，只需要把 @Ignore 注解删除即可，就可以进行正常测试了。

@BeforeClass

针对所有测试，也就是整个测试类中，在所有测试方法执行前，都会先执行由它注解的方法，而且只执行一次。当然，需要注意的是，修饰符必须是 public static void xxxx ；此 Annotation 是 JUnit 4 新增的功能。

@AfterClass

针对所有测试，也就是整个测试类中，在所有测试方法都执行完之后，才会执行由它注解的方法，而且只执行一次。当然，需要注意的是，修饰符也必须是 public static void xxxx ；此 Annotation 也是 JUnit 4 新增的功能，与 @BeforeClass 是一对。

执行顺序

所以，在 JUnit 4 中，单元测试用例的执行顺序为：

单元测试

每一个测试方法的调用顺序为：

单元测试

规范

  • 单元测试代码应位于单独的 Source Folder 下

  • 此 Source Folder 通常为 test ，这样可以方便的管理业务代码与测试代码。

  • 测试类应该与被测试类位于同一 package名 下

  • 选择有意义的测试方法名

  • 无论是 JUnit 4 ，还是 JUnit 3 ，单元测试方法名均需使用 test<待测试方法名称>[概要描述]

  • 保存测试的独立性

  • 每项单元测试都必须独立于其他所有单元测试而运行，因为单元测试需能以任何顺序运行。

  • 为暂时未实现的测试代码忽略（@Ignore）或抛出失败（fail）

  • 在 JUnit 4 中，可以在测试方法上使用注解 @Ignore 。在 JUnit 3 中，可以在未实现的测试方法中使用 fail(“测试方法未实现”); 以告知失败是因为测试方法未实现。

  • 在调用断言（assert）方法时给出失败的原因

  • 在使用断言方法时，请使用带有 message 参数的 API ，并在调用时给出失败时的原因描述，如 assertNotNull（”对象为空”, new Object()）。

运行器Runner

类注解@RunWith，指定不同的类可以改变测试类的行为

参数化测试

主要是针对一些相同功能却要进行多组参数测试的情况，开发步骤如下：

  1. 参数化测试的类和普通测试类不同，要用特殊的Runner，类注解需要改为@RunWith(Parameterized.class)

  2. 定义该测试类的成员变量，一个放测试参数，另一个放该参数产生的预期结果

  3. 定义测试数据集合方法 public static Collection data() {…}，注意该方法要用@Parameters修饰（数据格式为二维数组）

定义带参数的构造函数，注意定义数据集合时，要和构造函数参数次序一致

//指定@RunWith  
@RunWith(Parameterized.class)  
public class ParamTest {  

  //定义成员变量，i为测试参数，j为测试结果  
  private int i;  
  private int j;  

  //构造函数  
  public ParamTest(int i, int j) {  
      super();  
      this.i = i;  
      this.j = j;  
  }  

  //测试数据集合，注意使用的注解，数据结构及次序  
  @Parameters  
  public static Collection data() {  
      return Arrays.asList(new Object[][]{{1,2},{3,4},{4,6}});  
  }  
  @Test  
  public void testMethod1() {  
      System.out.println(i);  
      System.out.println(j);  
      //简单测试，只测试参数加1会不会等于预期结果  
      Assert.assertEquals(i+1, j);  
  }  
}

Mock/Stub

如果你真的去把所有获取测试你的服务的前置条件的代码都完成，然后再写你的单元测试代码的话，这就不是单元测试了，这叫自动化测试，所以我们需要mock。

Mockito是Google Code上的一个开源项目，只需要在“运行测试代码”之前对接口进行Stub，也即设置方法的返回值或抛出的异常，然后直接运行测试代码，运行期间调用Mock的方法，会返回预先设置的返回值或抛出异常，最后再对测试代码进行验证。

Mockito创建mock对象不能对final，Anonymous ，primitive类和静态方法进行mock， powermock通过修改字节码来支持了此功能。

验证调用行为

import static org.mockito.Mockito.*;  

//创建Mock  
List mockedList = mock(List.class);  

//使用Mock对象  
mockedList.add("one");  
mockedList.clear();  

//验证行为  
verify(mockedList).add("one");  
verify(mockedList).clear();

对Mock对象进行Stub

//也可以Mock具体的类，而不仅仅是接口  
LinkedList mockedList = mock(LinkedList.class);  

//Stub  
when(mockedList.get(0)).thenReturn("first"); // 设置返回值  
when(mockedList.get(1)).thenThrow(new RuntimeException()); // 抛出异常  

//第一个会打印 "first"  
System.out.println(mockedList.get(0));  

//接下来会抛出runtime异常  
System.out.println(mockedList.get(1));  

//接下来会打印"null",这是因为没有stub get(999)  
System.out.println(mockedList.get(999));  

// 可以选择性地验证行为，比如只关心是否调用过get(0)，而不关心是否调用过get(1)  
verify(mockedList).get(0);

注意：android SDK中的库，大部分都只定义了接口而在jvm直接运行时是没有实现的，需要在虚拟机或者真机上运行，所以尽量使用自己导入的库，因为这些库带有具体实现，测试方法才能有效。

单元测试评估

单元测试任务

1、接口功能测试：用来保证接口功能的正确性。

2、局部数据结构测试（不常用）：用来保证接口中的数据结构是正确的

  • 比如变量有无初始值

  • 变量是否溢出

3、边界条件测试

  • 比如对于Math.sqrt，给出n^2-1，和n^2+1的边界

  • 空集合

  • 对集合的大小应用“数值变量”的边界

  • 调整次序：升序、降序

  • 引用“字符变量”的边界

  • 空字符串

  • 对字符串长度应用“数值变量”的边界

  • 主要边界：最小值，最大值，无穷大（对于DOUBLE等）

  • 溢出边界（期望异常或拒绝服务）：最小值-1，最大值+1

  • 临近边界：最小值+1，最大值-1

  • 变量没有赋值（即为NULL）

  • 变量是数值（或字符)

  • 变量是字符串

  • 变量是集合

  • 变量有规律

4、所有独立执行通路测试：保证每一条代码，每个分支都经过测试

  • Cobertura：语句覆盖

  • Emma: Eclipse插件Eclemma

  • 语句覆盖：保证每一个语句都执行到了

  • 判定覆盖（分支覆盖）：保证每一个分支都执行到

  • 条件覆盖：保证每一个条件都覆盖到true和false（即if、while中的条件语句）

  • 路径覆盖：保证每一个路径都覆盖到

  • 代码覆盖率

  • 相关软件

5、各条错误处理通路测试：保证每一个异常都经过测试

代码覆盖率

在做单元测试时，代码覆盖率常常被拿来作为衡量测试好坏的指标，甚至，用代码覆盖率来考核测试任务完成情况，比如，代码覆盖率必须达到80％或 90％。于是乎，测试人员费尽心思设计案例覆盖代码。用代码覆盖率来衡量，有利也有有弊。

代码覆盖率 ＝ 代码的覆盖程度，一种度量方式。

语句覆盖(StatementCoverage)

又称行覆盖(LineCoverage)，段覆盖(SegmentCoverage)，基本块覆盖(BasicBlockCoverage)，这是最常用也是最常见的一种覆盖方式，就是度量被测代码中每个可执行语句是否被执行到了。 需要注意的是，单独一行的花括号｛｝ 也常常被统计进去。 语句覆盖常常被人指责为“最弱的覆盖”，它只管覆盖代码中的执行语句，却不考虑各种分支的组合等等。 假如你的上司只要求你达到语句覆盖，那么你可以省下很多功夫，但是，换来的确实测试效果的不明显，很难更多地发现代码中的问题。

这里举一个不能再简单的例子，我们看下面的被测试代码：

int foo(int a, int b) {
    return a / b;
}

假如我们的测试人员编写如下测试案例：

TeseCase: a = 10, b = 5

以上代码当b=0时程序异常，但是语句覆盖率为100%

判定覆盖(DecisionCoverage)

又称分支覆盖(BranchCoverage)，所有边界覆盖(All-EdgesCoverage)，基本路径覆盖(BasicPathCoverage)，判定路径覆盖(Decision-Decision-Path)。它度量程序中每一个判定的分支是否都被测试到了。 这句话是需要进一步理解的，应该非常容易和下面说到的条件覆盖混淆。因此我们直接介绍第三种覆盖方式，然后和判定覆盖一起来对比，就明白两者是怎么回事了。

条件覆盖(ConditionCoverage)它度量判定中的每个子表达式结果true和false是否被测试到了。为了说明判定覆盖和条件覆盖的区别，我们来举一个例子，假如我们的被测代码如下：

int foo(int a, int b) {
    if (a < 10 || b < 10) // 判定
    {
        return 0; // 分支一
    } else {
        return 1; // 分支二
    }
}

设计判定覆盖案例时，我们只需要考虑判定结果为true和false两种情况，因此，我们设计如下的案例就能达到判定覆盖率100％：

TestCaes1: a = 5, b ＝ 任意数字  覆盖了分支一
TestCaes2: a = 15, b = 15   覆盖了分支二

设计条件覆盖案例时，我们需要考虑判定中的每个条件表达式结果，为了覆盖率达到100％，我们设计了如下的案例：

TestCase1: a = 5, b = 5     true,  true
TestCase4: a = 15, b = 15   false, false

通过上面的例子，我们应该很清楚了判定覆盖和条件覆盖的区别。需要特别注意的是：条件覆盖不是将判定中的每个条件表达式的结果进行排列组合，而是只要每个条件表达式的结果true和false测试到了就OK了。因此，我们可以这样推论：完全的条件覆盖并不能保证完全的判定覆盖。比如上面的例子，假如我设计的案例为：

TestCase1: a = 5, b = 15  true,  false   分支一
TestCase1: a = 15, b = 5  false, true    分支一

我们看到，虽然我们完整的做到了条件覆盖，但是我们却没有做到完整的判定覆盖，我们只覆盖了分支一。

路径覆盖(PathCoverage)

又称断言覆盖(PredicateCoverage)。它度量了是否函数的每一个分支都被执行了，测试函数中所有可能的路径。 这句话也非常好理解，就是所有可能的分支都执行一遍，有多个分支嵌套时，需要对多个分支进行排列组合，可想而知，测试路径随着分支的数量指数级别增加。比如下面的测试代码中有两个判定分支：

int foo(int a, int b) {
    int nReturn = 0;
    if (a < 10) { // 分支一
        nReturn += 1;
    }
    if (b < 10) { // 分支二
        nReturn += 10;
    }
    return nReturn;
}

对上面的代码，我们分别针对我们前三种覆盖方式来设计测试案例：

语句覆盖

TestCase a = 5, b = 5   nReturn = 11

语句覆盖率100％

判定覆盖

TestCase1 a = 5,  b = 5    nReturn = 11
TestCase2 a = 15, b = 15   nReturn = 0

判定覆盖率100％

条件覆盖

TestCase1 a = 5,  b = 15   nReturn = 1
TestCase2 a = 15, b = 5     nReturn = 10

条件覆盖率100％

我们看到，上面三种覆盖率结果看起来都很酷！都达到了100％！主管可能会非常的开心，但是，让我们再去仔细的看看，上面被测代码中，nReturn的结果一共有四种可能的返回值：0，1，10，11，而我们上面的针对每种覆盖率设计的测试案例只覆盖了部分返回值，因此，可以说使用上面任一覆盖方式，虽然覆盖率达到了100%，但是并没有测试完全。接下来我们来看看针对路径覆盖设计出来的测试案例：

TestCase1 a = 5,   b = 5    nReturn = 0
TestCase2 a = 15,  b = 5    nReturn = 1
TestCase3 a = 5,   b = 15   nReturn = 10
TestCase4 a = 15,  b = 15   nReturn = 11

路径覆盖率100％

太棒了！路径覆盖将所有可能的返回值都测试到了。这也正是它被很多人认为是“最强的覆盖”的原因了。

还有一些其他的覆盖方式，如：循环覆盖(LoopCoverage)，它度量是否对循环体执行了零次，一次和多余一次循环。剩下一些其他覆盖方式就不介绍了。

Jacoco

Jacoco可以嵌入到Ant、Maven中，也可以使用Java Agent技术监控任意Java程序，也可以使用Java Api来定制功能。

Jacoco会监控JVM中的调用，生成监控结果（默认保存在jacoco.exec文件中），然后分析此结果，配合源代码生成覆盖率报告。需要注意的是：监控和分析这两步，必须使用相同的Class文件，否则由于Class不同，而无法定位到具体的方法，导致覆盖率均为0%。

Java Agent嵌入

首先，需要下载jacocoagent.jar文件，然后在Java程序启动参数后面加上 -javaagent:[yourpath/]jacocoagent.jar=[option1]=[value1],[option2]=[value2]，具体的options可以在此页面找到。默认会在JVM关闭时（注意不能是kill -9），输出监控结果到jacoco.exec文件中，也可以通过socket来实时地输出监控报告（可以在Example代码中找到简单实现）。

Java Report

可以使用Ant、Mvn或Eclipse来分析jacoco.exec文件，也可以通过API来分析。

public void createReport() throws Exception {
    // 读取监控结果
    final FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(“jacoco.exec”));
    final ExecutionDataReader executionDataReader = new ExecutionDataReader(fis);
    
    // 执行数据信息
    ExecutionDataStore executionDataStore = new ExecutionDataStore();
    
    // 会话信息
    SessionInfoStore sessionInfoStore = new SessionInfoStore();
    executionDataReader.setExecutionDataVisitor(executionDataStore);
    executionDataReader.setSessionInfoVisitor(sessionInfoStore);
    while (executionDataReader.read()) {}
    fis.close();
    
    // 分析结构
    final CoverageBuilder coverageBuilder = new CoverageBuilder();
    final Analyzer analyzer = new Analyzer(executionDataStore, coverageBuilder);
    
    // 传入监控时的Class文件目录，注意必须与监控时的一样
    File classesDirectory = new File(“classes”);
    analyzer.analyzeAll(classesDirectory);
    IBundleCoverage bundleCoverage = coverageBuilder.getBundle(“Title”);
    
    // 输出报告
    File reportDirectory = new File(“report”); // 报告所在的目录
    final HTMLFormatter htmlFormatter = new HTMLFormatter(); // HTML格式
    final IReportVisitor visitor = htmlFormatter.createVisitor(new FileMultiReportOutput(reportDirectory));
    
    // 必须先调用visitInfo
    visitor.visitInfo(sessionInfoStore.getInfos(), executionDataStore.getContents());
    File sourceDirectory = new File(“src”); // 源代码目录
    
    // 遍历所有的源代码
    // 如果不执行此过程，则在报告中只能看到方法名，但是无法查看具体的覆盖（因为没有源代码页面）
    visitor.visitBundle(bundleCoverage, new DirectorySourceFileLocator(sourceDirectory, “utf - 8”, 4));
    
    // 执行完毕
    visitor.visitEnd();
}

Android testDebug任务找不到的原因

http://stackoverflow.com/questions/31937815/task-with-name-testdebug-not-found-in-project-module

其他(Android)

test与androidTest的区别

test为单元测试，androidTest为与界面有关的测试，包括自动化测试

gradle项目依赖，testCompile与androidTestCompile

androidTest需要在模拟器或者真机上运行

http://stackoverflow.com/questions/29021331/confused-about-testcompile-and-androidtestcompile-in-android-gradle

Studio单元测试步骤

创建项目——根据需要testCompile或者androidTestCompile相应的测试支持库——设置Build Variant为相应的测试环境——Edit Configuration ——测试驱动开发，可以先写空实现的接口，通过IDE的快捷操作方式自动生成相应目录下的测试类——运行相应的TestCase

常见错误

1. No tests found in …

如果使用安卓自身的Instrumentation相关的测试，studio自动生成的TestCase不会去继承TestCase，是不会被Runner所判断为测试用例的，所以自然找不到测试，根据需要自己选择要继承的基类

单元测试不需要使用Instrumentation，

This is where you need to select “Build Variants” on the left of Android Studio and make sure “Unit Tests” is selected

一定要选择这个选项，否则所有的步骤都是以Instrumentation框架进行，大多用于自动化测试

2.如图

单元测试

单元测试

来源：林炳河



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