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技术分享 | Javaer 如何做单元测试？

智云科技 发布于 2023年1月23日 评论关闭 阅读(127)

前言：

本文适用于 javaer，其他开发者或许可以借鉴。

写本文的主旨有两个，一是简单的给大家介绍下单元测试，二是通过一个简单的示例来介绍一些单元测试的技巧，希望以此来降低大家写单元测试的门槛。

1、单元测试的定义

简单来说，单元测试是针对一个单元编写测试方法。其中的单元可以是一个很单纯的函数，也可以是一个完整的接口，该接口中可以包含各种其他函数的调用。

2、单元测试示例

该项目的 SpringBoot 版本是 2.2.5.RELEASE。 

 <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starters</artifactId>
    <version>2.2.5.RELEASE</version>
</parent>

➮ 2-1.项目文件准备

假设有项目文件的目录结构如下：

其中依赖关系为: 

  java -study-web-provider 依赖 java-study-web-api, java-study-common-provider
java-study-web-api 依赖 java-study-common-api
java-study-common-provider 依赖 java-study-web-api, java-study-common-api

在 java-study-web-api 包中有个 rpc 包，其中有两个 rpc 接口，分别是

WebRpc.class & WebRpc2.class。然而，这两个接口的实现类在 java-study-web-provider 包中。 

 public interface WebRpc {

ApiResult<String> get();

ApiResult<String> get2(String param);
}  
 public interface WebRpc2 {

ApiResult<String> get();

ApiResult<String> get(String param);
}  
 @Service
public class WebRpcImpl implements WebRpc {

@Override
public ApiResult<String> get() {
    return ApiResult.success("get success");
}

@Override
public ApiResult<String> get2(String param) {
    return ApiResult.success(param);
 }
}  
 @Service
public class WebRpc2Impl implements WebRpc2 {

@Override
public ApiResult<String> get() {
    return ApiResult.success("get success");
}

@Override
public ApiResult<String> get(String param) {
    return null;
 }

在 java-study-common-provider 包中有个 service 包，其中有两个 service 接口以及对应的实现类，分别是：

CommonEntityService.class,CommonEntityService2.class,CommonEntityServiceImpl.class, CommonEntityService2Impl.class，在两个实现类中都有引用 rpc 接口。 

 public interface CommonEntityService {

ApiResult< void > test(CommonEntity commonEntity);
}  
 public interface CommonEntityService2 {
}  
 @Service
public class CommonEntityServiceImpl implements CommonEntityService {

 private  final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());


@Autowired
private CommonEntityManager commonEntityManager;
@Autowired
private WebRpc webRpc;

@Override
public ApiResult<Void> test(CommonEntity commonEntity) {
    // web Rpc  单元测试时可能为null
    ApiResult<String> getRpc = webRpc.get();
     if  (!getRpc.getSuccess()) {
        logger.info("getRpc fail: {}", getRpc);
        return ApiResult.error(getRpc);
    }
    ApiResult<String> getRpc2 = webRpc.get2("test");
    if (!getRpc2.getSuccess()) {
        logger.info("getRpc2 fail: {}", getRpc2);
        return ApiResult.error(getRpc2);
    }
    // 依赖远程方法调用结果
    Optional<String> remoteResultOpt = RmiUtil.getRemoteResult();
    if (!remoteResultOpt.isPresent()) {
        logger.info("getRemoteResult fail");
        return ApiResult.error(BizRespStatusEnum.SYS_ERR);
    }
    // 入库
    int insertNo = commonEntityManager.insert(commonEntity);
    logger.info("insert {} common entity", insertNo);
    return ApiResult.success(null);
  }
}  
 @Service
public class CommonEntityService2Impl implements CommonEntityService2 {

@Autowired
private WebRpc2 webRpc2;
}

➮ 2-2.针对 CommonEntityService.class 编写单元测试

先加入 Spring BootTest 依赖。 

 
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    <scope>test</scope>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org. junit .vintage</groupId>
            <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

创建对应的单元测试类。 

 @ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(classes = CommonTestApplication.class)
public class CommonEntityServiceTest {

private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

@Autowired
private CommonEntityService commonEntityService;

                    @Test
public void test() {
    ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
    Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
    logger.info("testSuccess: {}",  JSON .toJSONString(testSuccess));
  }
}

当我们去执行单元测试的 test() 方法时，会出现 NoSuchBeanDefinition Exception 异常。 

 Caused by: org.springframework.beans.factory.NoSuchBeanDefinitionException: No qualifying bean of type 'com.peng.java.study.web.api.rpc.WebRpc2' available: expected at least 1 bean which qualifies as autowire candidate. Dependency  Annotation s: {@org.springframework.beans.factory. annotation .Autowired(required=true)}
        at org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.raiseNoMatchingBeanFound(DefaultListableBeanFactory.java:1695)
        at org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.doResolveDependency(DefaultListableBeanFactory.java:1253)
        at org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory.resolveDependency(DefaultListableBeanFactory.java:1207)
        at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.inject(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:640)
        ... 43 more

这是因为我们执行单元测试的这个模块虽然依赖了 java-study-web-api 包，能够调用 rpc 方法，但是没有依赖 java-study-web-provider 包，没办法注入对应的实现类。

有三种方法可以解决这个问题：

I .将该单元测试类挪到 java-study-web-provider 包中，这样就能加载到所有的 bean 了。

这个方法有局限性，每次执行单元测试都需要加载所有模块的文件，大大的降低了单元测试的效率。

II .在注入 rpc 的注解 @Autowired 上加上 required = false

@Autowired(required = false)private WebRpc2 webRpc2;

这个方法有局限性，假设每次新增的 service 类都需要注入同一个 rpc 时，那每个 rpc 的注解 @Autowired 都需要使用 required = false，不然就没办法启动单元测试，由此可见是比较麻烦的。

III.使用 Mock ，在执行单元测试前，将依赖但又没办法获取到实现类的 bean 注入进去。

将 mokito 包加入项目。 

 <!--  -->
<dependency>
    <groupId>org.mockito</groupId>
    <artifactId>mockito-inline</artifactId>
    <version>4.5.1</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

<!--  -->
<dependency>
    <groupId>org.mockito</groupId>
    <artifactId> mock ito-core</artifactId>
    <version>4.5.1</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

<!--  byte buddy/byte-buddy-agent -->
<dependency>
    <groupId>net.bytebuddy</groupId>
    <artifactId>byte-buddy-agent</artifactId>
    <version>1.12.9</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

<!--  -->
<dependency>
    <groupId>net.bytebuddy</groupId>
    <artifactId>byte-buddy</artifactId>
    <version>1.12.8</version>
</dependency>

使用 @MockBean 和 MockitoAnnotations.openMocks(this) 可以将依赖的 bean 注入进去。 

 @ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(classes = CommonTestApplication.class)
public class CommonEntityServiceTest {

private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

@Autowired
private CommonEntityService commonEntityService;
@MockBean
public WebRpc webRpc;
@MockBean
public WebRpc2 webRpc2;

@BeforeEach
public void before(){
    MockitoAnnotations.openMocks(this);
}

                    @Test
public void test() {
    ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
    Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
    logger.info("testSuccess: {}", JSON.toJSONString(testSuccess));
  }
}

此时再执行 test() 方法，不再出现 NoSuchBeanDefinitionException 异常，但会出现 NullPointerException 异常。这是因为我们虽然注入了 bean，但这个 bean 是个空的，因此在 commonEntityService.test 方法中执行 webRpc.get() 时，会报 NullPointerException 异常。

为解决这个问题，我们可以继续使用 mock，Mockito.when(). thenReturn()。 

 
@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(classes = CommonTestApplication.class)
public class CommonEntityServiceTest {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Autowired
    private CommonEntityService commonEntityService;
    @MockBean
    public WebRpc webRpc;
    @MockBean
    public WebRpc2 webRpc2;


    @BeforeEach
    public void before(){
        MockitoAnnotations.openMocks(this);
    }

                        @Test
    public void test() {
        Mockito.when(webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        Mockito.when(webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
        logger.info("testSuccess: {}", JSON.toJSONString(testSuccess));
    }
}

再次执行 test() 方法，此时执行已经成功了，打印日志如下所示。 

 2022-05-21 22:23:23.094  INFO 3760 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.i.CommonEntityServiceImpl  : insert 0 common entity
2022-05-21 22:23:23.161  INFO 3760 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.CommonEntityServiceTest    : apiResult: {"code":"200","msg":"调用成功","success":true}

虽然已经成功执行了单元测试，但如果需要 mock 的 bean 很多的话，那不是每个测试类都需要写一遍 mock，很浪费时间啊，因此，我们可以把需要 mock 的 bean 全都放到一个类中进行管理。 

 @Component
public class CommonMockFactory {
@BeforeEach
public void before(){
    MockitoAnnotations.openMocks(this);
}

@MockBean
public WebRpc webRpc;
@MockBean
public WebRpc2 webRpc2;

然后在需要单元测试的类中进行注入即可。 

 
@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(classes = CommonTestApplication.class)
public class CommonEntityServiceTest {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Autowired
    private CommonEntityService commonEntityService;
    @Autowired
    private CommonMockFactory commonMockFactory;

                        @Test
    public void test() {
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
        logger.info("testSuccess: {}", JSON.toJSONString(testSuccess));
    }
}

➮ 2-3.提高单元测试覆盖率

使用 idea 自带的单元测试覆盖率工具可以查看相应的覆盖率。绿色的条代表已覆盖，红色的条代表未覆盖。

以下是单元测试的覆盖率文档，分别是类覆盖率、方法覆盖率、行覆盖率，从图中可以看出我们的行覆盖率只有 64%，还有提升的空间。

如何提升呢？答案就是 mock。

先上改造后的代码： 

 
@ExtendWith(SpringExtension.class)
@SpringBootTest(classes = CommonTestApplication.class)
public class CommonEntityServiceTest {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Autowired
    private CommonEntityService commonEntityService;
    @Autowired
    private CommonMockFactory commonMockFactory;

                        @Test
    public void test() {
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
        logger.info("testSuccess: {}", JSON.toJSONString(testSuccess));
    }

                        @Test
    public void testWithMock() {
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        ApiResult<Void> testSuccess = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(testSuccess.getSuccess(), "testSuccess fail");
        logger.info("testSuccess: {}", JSON.toJSONString(testSuccess));

        // 模拟 webRpc.get() 失败
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.error(BizRespStatusEnum.ILLEGAL_PARAM));
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        ApiResult<Void> testFail1 = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(!testFail1.getSuccess(), "testFail1 fail");
        logger.info("testFail1: {}", JSON.toJSONString(testFail1));

        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        // 模拟 webRpc.get2() 失败
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.error(BizRespStatusEnum.ILLEGAL_PARAM));
        ApiResult<Void> testFail2 = commonEntityService.test(new CommonEntity());
        Assert.isTrue(!testFail2.getSuccess(), "testFail1 fail");
        logger.info("testFail2: {}", JSON.toJSONString(testFail2));

        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get()).thenReturn(ApiResult.success("mock result 1"));
        Mockito.when(commonMockFactory.webRpc.get2("test")).thenReturn(ApiResult.success("mock result 2"));
        try (MockedStatic<RmiUtil> rmiUtilMockedStatic = Mockito.mockStatic(RmiUtil.class)) {
            // 模拟 RmiUtil.getRemoteResult() 失败
            rmiUtilMockedStatic.when(RmiUtil::getRemoteResult).thenReturn(Optional.empty());
            ApiResult<Void> testFail3 = commonEntityService.test(new CommonEntity());
            Assert.isTrue(!testFail3.getSuccess(), "testFail3 fail");
            logger.info("testFail3: {}", JSON.toJSONString(testFail3));
        }
    }
}

单元测试的执行结果。 

 2022-05-21 23:23:46.516  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.i.CommonEntityServiceImpl  : insert 0 common entity
2022-05-21 23:23:46.589  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.CommonEntityServiceTest    : testSuccess: {"code":"200","msg":"调用成功","success":true}
2022-05-21 23:23:46.590  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.i.CommonEntityServiceImpl  : getRpc fail: ApiResult{success=false, code='400', msg='参数异常', result=null}
2022-05-21 23:23:46.590  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.CommonEntityServiceTest    : testFail1: {"code":"400","msg":"参数异常","success":false}
2022-05-21 23:23:46.591  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.i.CommonEntityServiceImpl  : getRpc2 fail: ApiResult{success=false, code='400', msg='参数异常', result=null}
2022-05-21 23:23:46.591  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.CommonEntityServiceTest    : testFail2: {"code":"400","msg":"参数异常","success":false}
2022-05-21 23:23:46.629  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.i.CommonEntityServiceImpl  : getRemoteResult fail
2022-05-21 23:23:46.629  INFO 35136 --- [           main] c.p.j.s.c.c.s.CommonEntityServiceTest    : testFail3: {"code":"002","msg":"系统异常","success":false}

再来看看改造之后的覆盖率！从下图中可以看出单元测试的行覆盖率达到了 100%，惊不惊喜，意不意外！

3、总结

在我们没用 mock 工具时，别说覆盖率了，执行一个单元测试都很麻烦。

使用 mock 工具之后，我们不仅可以很方便的执行单元测试，还能使用各种奇技淫巧来提升行覆盖率，强烈推荐！

写好单元测试一点都不简单，本文只是拿了一个简单的场景来举例，在单元测试的行覆盖率达到 100%时，代码量就已经是源码的两倍还多了，害！但是 bug 和单元测试总要选一个 的，看大家的选择了！

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文章来源：智云一二三科技

文章标题：技术分享 | Javaer 如何做单元测试？

文章地址：https://www.zhihuclub.com/192736.shtml

关于作者: 智云科技

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