Java单元测试浅析（JUnit+Mockito）

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-03-26 14:53 64阅读 0赞

Java测试我们应该都遇到过，一般我们会被要求做单元测试，来验证我们代码的功能以及效率。

这里来和大家一起探讨下有关单于测试。

## 什么是单元测试？ ##

是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般来说，要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，[Java][]里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测[功能模块][Link 1]。单元测试是在[软件开发过程][Link 2]中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。

经常与单元测试联系起来的另外一些开发活动包括[代码走读][Link 3]（Code review)，静态分析（Static analysis)和[动态分析][Link 4]（Dynamic analysis)。静态分析就是对软件的[源代码][Link 5]进行研读，查找错误或收集一些度量数据，并不需要对代码进行编译和执行。动态分析就是通过观察软件[运行时][Link 6]的动作，来提供执行跟踪，[时间分析][Link 7]，以及测试覆盖度方面的信息。

## 单元测试的必要性？ ##

公司要求我们写单元测试，我们会按照公司要求的单元测试率，来进行相关工作的完成；

那么会出现这样一些情况：

*  感觉写单元测试费力不讨好，有时候写单元测试的时间大于写业务逻辑的时间，需要 mock 一大堆数据。要保证各种覆盖率，特别是分支覆盖率，需要覆盖到所写的每一个分支。
 *  大家写的单元测试质量参差不齐，因为感觉大家都是为了写测试而写测试，而不是真正的 tdd
 *  迭代频繁，节奏紧凑的环境下，想要做到真正的 tdd ，还是有很大的难度的

确实，这是一个比较常见的问题。

那么我觉得，对于公司而言，需要有一套相关的单元测试规范，哪些是必须要去写单元测试的，分高低的优先级。同时对于单元测试案例，要做到及时的审查，关注其覆盖率，关注其有效性，对于无效的测试要及时剔除和优化。

## 单元测试的意义 ##

程序代码都是由基本单元不断组合成复杂的系统，底层基本单元都无法保证输入输出正确性，层级递增时，问题就会不断放大，直到整个系统崩溃无法使用。所以单元测试的意义就在于保证基本功能是正常可用且稳定的。而对于接口、数据源等原因造成的不稳定因素，是外在原因，不在单元测试考虑范围之内。

## JUnit使用 ##

### Controller层单元测试 ###

这里我们以Springboot为例：

1、引入依赖

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>

2、代码案例

@RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest(classes = MainApplication.class)
    public class StudentControllerTest {
    	
    	// 注入Spring容器
        @Autowired
        private WebApplicationContext applicationContext;
        // 模拟Http请求
        private MockMvc mockMvc;
    
        @Before
        public void setupMockMvc(){
        	// 初始化MockMvc对象
            mockMvc = MockMvcBuilders.webAppContextSetup(applicationContext).build();
        }
        
        /**
         * 新增学生测试用例
         * @throws Exception
         */
        @Test
        public void addStudent() throws Exception{
            String json="{"name":"张三","className":"三年级一班","age":"20","sex":"男"}";
            mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/student/save")    //构造一个post请求
                        // 发送端和接收端数据格式
                        .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)
                        .accept(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8)
                        .content(json.getBytes())
                )
               // 断言校验返回的code编码
               .andExpect(MockMvcResultMatchers.status().isOk())
               // 添加处理器打印返回结果
               .andDo(MockMvcResultHandlers.print());
        }
    }

只需要在类或者指定方法上右键执行即可，可以直接充当 postman 工作访问指定 url，且不需要写请求代码，

本案例中构造 mockMVC 对象时，也可以使用如下方式：

@Autowired
    private StudentController studentController;
    @Before
    public void setupMockMvc(){
       // 初始化MockMvc对象
       mockMvc = MockMvcBuilders.standaloneSetup(studentController).build();
    }

其中 MockMVC 是 Spring 测试框架提供的用于 REST 请求的工具，是对 Http 请求的模拟，无需启动整个模块就可以对 Controller 层进行调用，速度快且不依赖网络环境。

使用 MockMVC 的基本步骤如下：

1.  mockMvc.perform 执行请求
2.  MockMvcRequestBuilders.post 或 get 构造请求
3.  MockHttpServletRequestBuilder.param 或 content 添加请求参数
4.  MockMvcRequestBuilders.contentType 添加请求类型
5.  MockMvcRequestBuilders.accept 添加响应类型
6.  ResultActions.andExpect 添加结果断言
7.  ResultActions.andDo 添加返回结果后置处理
8.  ResultActions.andReturn 执行完成后返回相应结果

### Service层单元测试 ###

@RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest
    public class StudentServiceTest {
    
    	@Autowired
        private StudentService studentService;
    
        @Test
        public void getOne() throws Exception {
        	 Student stu = studentService.selectByKey(5);
             Assert.assertThat(stu.getName(),CoreMatchers.is("张三"));
        }
    }

执行结果

![de6f2db987194d76b8ce90b4535e5185.png][]

### DAO层单元测试 ###

代码示例

@RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest
    public class StudentDaoTest {
    
    	@Autowired
        private StudentMapper studentMapper;
    
        @Test
        @Rollback(value = true)
        @Transactional
        public void insertOne() throws Exception {
        	 Student student = new Student();
        	 student.setName("李四");
        	 student.setMajor("计算机学院");
        	 student.setAge(25);
        	 student.setSex('男');
        	 int count = studentMapper.insert(student);
        	 Assert.assertEquals(1, count);
        }
    }

![25c9ac7a822e4184a1882ca8c7708bea.png][]

其中 @Rollback (value = true) 可以执行单元测试之后回滚所新增的数据，保持数据库不产生脏数据。

### 异常测试 ###

1、首先我们在service层可以定义一个异常情况

public void computeScore() {
       int a = 10, b = 0;
       int c = a/b;
    }

2、我们在service中编写单元测试

@Test(expected = ArithmeticException.class)
        public void computeScoreTest() {
            studentService.computeScore();
        }

执行单元测试也会通过，原因是 @Test 注解中的定义了异常

![e45a40b3f3244437adceaf1673d6439a.png][]

### 查看单元测试的覆盖率 ###

1） 单测覆盖率

测试覆盖率是衡量测试过程工作本身的有效性，提升测试效率和减少程序 bug，提升产品可靠性与稳定性的指标。

统计单元测试覆盖率的意义：

1） 可以洞察整个代码中的基础组件功能的所有盲点，发现相关问题。

2） 提高代码质量，通常覆盖率低表示代码质量也不会太高，因为单测不通过本来就映射出考虑到各种情况不够充分。

3） 从覆盖率的达标上可以提高代码的设计能力。

（2） 在 idea 中查看单元测试覆盖率很简单，只需按照图中示例的图标运行，或者在单元测试方法或类上右键 Run 'xxx' with Coverage 即可。执行结果是一个表格，列出了类、方法、行数、分支覆盖情况。

![449e5a46c4ed57635934cb63e958dfaf.png][]

（3） 在代码中会标识出覆盖情况，绿色的是已覆盖的，红色的是未覆盖的。

![3e6d40e72896503d9b8c1a593829d488.png][]

（4） 如果想要导出单元测试的覆盖率结果，可以使用如下图所示的方式，勾选 Open generated HTML in browser

![2e5977ab3a18495ba907a72298b82ed5.png][]

导出结果：

![179992910c2518238a1b0fac8f4089ae.png][]

### JUnit插件自动生成测试案例 ###

1） 安装插件，重启 idea 生效

![9a8a0780eb5bd590d30330cd1e9d5156.png][]

（2） 配置插件

![e67998a7ddd4e193547290bb66d5c263.png][]

（3） 使用插件

在需要生成单测代码的类上右键 generate...，如下图所示。

![7ac096c3fcec81d9204132a2e828eaca.png][]

生成结果：

![165f3987deb1bb038b80aca715ea52cf.png][]

## 单元测试工具Mockito ##

### 简介 ###

Mockito 是一个针对 Java 的 mocking 框架。它与 EasyMock 和 jMock 很相似，但是通过在执行**后**校验什么已经被调用，它消除了对期望行为（expectations）的需要。其它的 mocking 库需要你在执行**前**记录期望行为（expectations），而这导致了丑陋的初始化代码。

Mock 过程的使用前提:

（1） 实际对象时很难被构造出来的

（2） 实际对象的特定行为很难被触发

（3） 实际对象可能当前还不存在，比如依赖的接口还没有开发完成等等。

Mockito 官网：[https://s][https_s][ite.mockito.org][] 。Mockito 和 JUnit 一样是专门针对 Java 语言的 mock 数据框架，它与同类的 EasyMock 和 jMock 功能非常相似，但是该工具更加简单易用。

Mockito 的特点：

（1） 可以模拟类不仅仅是接口

（2） 通过注解方式简单易懂

（3） 支持顺序验证

（4） 具备参数匹配器

### 使用案例 ###

1、在之前的代码中在定义一个 BookService 接口，含义是借书接口，暂且不做实现

public interface BookService {
        Book orderBook(String name);
    }

2、在之前的 StudentService 类中新增一个 orderBook 方法，含义是学生预定书籍方法，其中实现内容调用上述的 BookService 的 orderBook 方法。

public Book orderBook(String name) {
       return bookService.orderBook(name);
    }

3、编写单元测试方法，测试 StudentService 的 orderBook 方法

@Test
    public void orderBookTest() {
        Book expectBook = new Book(1L, "钢铁是怎样炼成的", "书架A01");
        Mockito.when(bookService.orderBook(any(String.class))).thenReturn(expectBook);
        Book book = studentService.orderBook("");
        System.out.println(book);
        Assert.assertTrue("预定书籍不符", expectBook.equals(book));
    }

4、执行结果

![0ebf402a9a4e424191b2ab9d99877c80.png][]

上述内容并没有实现 BookService 接口的 orderBook (String name) 方法。但是使用 mockito 进行模拟数据之后，却通过了单元测试，原因就在于 Mockito 替换了本来要在 StudentService 的 orderBook 方法中获取的对象，此处就模拟了该对象很难获取或当前无法获取到，用模拟数据进行替代。

![46ad173ca09b8283ae6650b2e90a1e2f.png][]

[Java]: https://baike.baidu.com/item/Java/85979?fromModule=lemma_inlink
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%9F%E8%83%BD%E6%A8%A1%E5%9D%97/10307345?fromModule=lemma_inlink
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%BF%87%E7%A8%8B/3758917?fromModule=lemma_inlink
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E4%BB%A3%E7%A0%81%E8%B5%B0%E8%AF%BB/5869125?fromModule=lemma_inlink
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E5%8A%A8%E6%80%81%E5%88%86%E6%9E%90/11034585?fromModule=lemma_inlink
[Link 5]: https://baike.baidu.com/item/%E6%BA%90%E4%BB%A3%E7%A0%81/3814213?fromModule=lemma_inlink
[Link 6]: https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%97%B6/3335184?fromModule=lemma_inlink
[Link 7]: https://baike.baidu.com/item/%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%88%86%E6%9E%90/10441390?fromModule=lemma_inlink
[de6f2db987194d76b8ce90b4535e5185.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/26/2e2f193d10624db2be9e54e3cc3dae60.png
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[https_s]: https://www.oschina.net/action/GoToLink?url=https%3A%2F%2Fjunit.org%2F
[ite.mockito.org]: https://www.oschina.net/action/GoToLink?url=http%3A%2F%2Fite.mockito.org
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