Java单元测试浅析（JUnit+Mockito）

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。单元测试是在软件开发过程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（Code review)，静态分析（Static analysis)和动态分析（Dynamic analysis)。静态分析就是对软件的源代码进行研读，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的动作，来提供执行跟踪，时间分析，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

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);
    }
}

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

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。

（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。

（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

导出结果：

JUnit插件自动生成测试案例

1） 安装插件，重启 idea 生效

（2） 配置插件

（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。

生成结果：

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://site.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

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。