作者：京东物流 秦彪
1. 什么是单元测试
（1）单元测试环节：
测试过程按照阶段划分分为：单元测试、集成测试、系统测试、验收测试等。相关含义如下：
1) 单元测试： 针对计算机程序模块进行输出正确性检验工作。
2) 集成测试： 在单元测试基础上，整合各个模块组成子系统，进行集成测试。
3) 系统测试： 将整个交付所涉及的协作内容都纳入其中考虑，包含计算机硬件、软件、接口、操作等等一系列作为一个整体，检验是否满足软件或需求说明。
4) 验收测试： 在交付或者发布之前对所做的工作进行测试检验。
单元测试是阶段性测试的首要环节，也是白盒测试的一种，该内容的编写与实践可以前置在研发完成，研发在编写业务代码的时候就需要生成对应代码的单元测试。单元测试的发起人是程序设计者，受益人也是编写程序的人，所以对于程序员，非常有必要形成自我约束力，完成基本的单元测试用例编写。
（2）单元测试特征：
由上可知，单元测试其实是针对软件中最小的测试单元来进行验证的。这里的单元就是指相关的功能子集，比如一个方法、一个类等。值得注意的是作为最低级别的测试活动，单元测试验证的对象仅限于当前测试内容，与程序其它部分内容相隔离，总结起来单元测试有以下特征：
1) 主要功能是证明编写的代码内容与期望输出一致。
2) 最小最低级的测试内容，由程序员自身发起，保证程序基本组件正常。
3) 单元测试尽量不要区分类与方法，主张以过程性的方法为测试单位，简单实用高效为目标。
4) 不要偏离主题，专注于测试一小块的代码，保证基础功能。
5) 剥离与外部接口、存储之间的依赖，使单元测试可控。
6) 任何时间任何顺序执行单元测试都需要是成功的。
2. 为什么要单元测试
（1）单元测试意义：
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。
（2）使用main方法进行测试：
@PostMapping(value="/save")
public Map<String,Object> save(@RequestBody Student stu) {
studentService.save(stu);
Map<String,Object> params = new HashMap<>();
params.put("code",200);
params.put("message","保存成功");
return params;
}
假如要对上面的Controller进行测试，可以编写如下的代码示例，使用main方法进行测试的时候，先启动整个工程应用，然后编写main方法如下进行访问，在单步调试代码。
public static void main(String[] args) {
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
String json = "{"name":"张三","className":"三年级一班","age":"20","sex":"男"}";
HttpEntity<String> httpEntity = new HttpEntity<>(json, headers);
String url = "http://localhost:9092/student/save";
MainMethodTest test = new MainMethodTest();
ResponseEntity<Map> responseEntity = test.getRestTemplate().postForEntity(url, httpEntity, Map.class);
System.out.println(responseEntity.getBody());
}
（3）使用main方法进行测试的缺点：
1) 通过编写大量的main方法针对每个内容做打印输出到控制台枯燥繁琐，不具备优雅性。
2) 测试方法不能一起运行，结果需要程序员自己判断正确性。
3) 统一且重复性工作应该交给工具去完成。
3. 单元测试框架-JUnit
3.1 JUnit简介
JUnit官网：https://junit.org/。JUnit是一个用于编写可重复测试的简单框架。它是用于单元测试框架的xUnit体系结构的一个实例。
JUnit的特点：
（1） 针对于Java语言特定设计的单元测试框架，使用非常广泛。
（2） 特定领域的标准测试框架。
（3） 能够在多种IDE开发平台使用，包含Idea、Eclipse中进行集成。
（4） 能够方便由Maven引入使用。
（5） 可以方便的编写单元测试代码，查看测试结果等。
JUnit的重要概念：
| 名称 |
功能作用 |
| Assert |
断言方法集合 |
| TestCase |
表示一个测试案例 |
| TestSuite |
包含一组TestCase，构成一组测试 |
| TestResult |
收集测试结果 |
JUnit的一些注意事项及规范：
（1） 测试方法必须使用@Test 修饰
（2） 测试方法必须使用public void 进行修饰，不能带参数
（3） 测试代码的包应该和被测试代码包结构保持一致
（4） 测试单元中的每个方法必须可以独立测试，方法间不能有任何依赖
（5） 测试类一般使用 Test作为类名的后缀
（6） 测试方法使一般用test 作为方法名的前缀
JUnit失败结果说明：
（1） Failure：测试结果和预期结果不一致导致，表示测试不通过
（2） error：由异常代码引起，它可以产生于测试代码本身的错误，也可以是被测代码的Bug
3.2 JUnit内容
（1） 断言的API
| 断言方法 |
断言描述 |
| assertNull(String message, Object object) |
检查对象是否为空，不为空报错 |
| assertNotNull(String message, Object object) |
检查对象是否不为空，为空报错 |
| assertEquals(String message, Object expected, Object actual) |
检查对象值是否相等，不相等报错 |
| assertTrue(String message, boolean condition) |
检查条件是否为真，不为真报错 |
| assertFalse(String message, boolean condition) |
检查条件是否为假，为真报错 |
| assertSame(String message, Object expected, Object actual) |
检查对象引用是否相等，不相等报错 |
| assertNotSame(String message, Object unexpected, Object actual) |
检查对象引用是否不等，相等报错 |
| assertArrayEquals(String message, Object[] expecteds, Object[] actuals) |
检查数组值是否相等，遍历比较，不相等报错 |
| assertArrayEquals(String message, Object[] expecteds, Object[] actuals) |
检查数组值是否相等，遍历比较，不相等报错 |
| assertThat(String reason, T actual, Matcher<? super T> matcher) |
检查对象是否满足给定规则，不满足报错 |
（2） JUnit常用注解：
1） @Test: 定义一个测试方法 @Test(excepted=xx.class): xx.class 表示异常类，表示测试的方法抛出此异常时，认为是正常的测试通过的 @Test(timeout = 毫秒数) :测试方法执行时间是否符合预期。
2） @BeforeClass： 在所有的方法执行前被执行，static 方法全局只会执行一次，而且第一个运行。
3） @AfterClass：在所有的方法执行之后进行执行，static 方法全局只会执行一次，最后一个运行。
4） @Before：在每一个测试方法被运行前执行一次。
5） @After：在每一个测试方法运行后被执行一次。
6） @Ignore：所修饰的测试方法会被测试运行器忽略。
7） @RunWith：可以更改测试执行器使用junit测试执行器。
3.3 JUnit使用
3.3.1 Controller层单元测试
（1） Springboot中使用maven引入Junit非常简单, 使用如下依赖即可引入：
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
（2） 上面使用main方法案例可以使用如下的Junit代码完成：
@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，这些都由工具自动完成。 ![]()
（3）案例中相关组件介绍
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：
mockMvc.perform执行请求
MockMvcRequestBuilders.post或get构造请求
MockHttpServletRequestBuilder.param或content添加请求参数
MockMvcRequestBuilders.contentType添加请求类型
MockMvcRequestBuilders.accept添加响应类型
ResultActions.andExpect添加结果断言
ResultActions.andDo添加返回结果后置处理
ResultActions.andReturn执行完成后返回相应结果
3.3.2 Service层单元测试
可以编写如下代码对Service层查询方法进行单测：
@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：
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3.3.3 Dao层单元测试
可以编写如下代码对Dao层保存方法进行单测：
@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);
}
}
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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。
3.3.4 异常测试
（1） 在service层定义一个异常情况：
public void computeScore() {
int a = 10, b = 0;
}
（2） 在service的测试类中定义单元测试方法：
@Test(expected = ArithmeticException.class)
public void computeScoreTest() {
studentService.computeScore();
}
（3） 执行单元测试也会通过，原因是@Test注解中的定义了异常
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3.3.5 测试套件测多个类
（1） 新建一个空的单元测试类
（2） 利用注解@RunWith(Suite.class)和@SuiteClasses标明要一起单元测试的类
@RunWith(Suite.class)
@Suite.SuiteClasses({ StudentServiceTest.class, StudentDaoTest.class})
public class AllTest {
}
运行结果：
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3.3.6 idea中查看单元测试覆盖率
（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。
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（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。
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（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
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导出结果：
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3.3.7 JUnit插件自动生成单测代码
（1） 安装插件，重启idea生效
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（2） 配置插件
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（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。
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生成结果：
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4. 单元测试工具-Mockito
4.1 Mockito简介
在单元测试过程中主张不要依赖特定的接口与数据来源，此时就涉及到对相关数据的模拟，比如Http和JDBC的返回结果等，可以使用虚拟对象即Mock对象进行模拟，使得单元测试不在耦合。
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
4.2 Mockito使用
maven引入spring-boot-starter-test会自动将mockito引入到工程中。
4.2.1 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：
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（5） 结果解析
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。
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4.2.2 相关语法
常用API:
上述案例中用到了mockito的when、any、theWhen等语法。接下来介绍下都有哪些常用的API：
1) mock：模拟一个需要的对象
2) when：一般配合thenXXX一起使用，表示当执行什么操作之后怎样。
3) any: 返回一个特定对象的缺省值，上例中标识可以填写任何String类型的数据。
4) theReturn: 在执行特定操作后返回指定结果。
5) spy：创造一个监控对象。
6) verify：验证特定的行为。
7) doReturn：返回结果。
8) doThrow：抛出特定异常。
9) doAnswer：做一个自定义响应。
10) times：操作执行次数。
11) atLeastOnce：操作至少要执行一次。
12) atLeast：操作至少执行指定的次数。
13) atMost：操作至多执行指定的次数。
14) atMostOnce：操作至多执行一次。
15) doNothing：不做任何的处理。
16) doReturn：返回一个结果。
17) doThrow：抛出一个指定异常。
18) doAnswer：指定一个特定操作。
19) doCallRealMethod：用于监控对象返回一个真实结果。
4.2.3 使用要点
（1） 打桩
Mockito中有Stub，所谓存根或者叫打桩的概念，上面案例中的Mockito.when(bookService.orderBook(any(String.class))).thenReturn(expectBook);就是打桩的含义，先定义好如果按照既定的方式调用了什么，结果就输出什么。然后在使用Book book = studentService.orderBook(""); 即按照指定存根输出指定结果。
@Test
public void verifyTest() {
List mockedList = mock(List.class);
mockedList.add("one");
verify(mockedList).add("one"); // 验证通过，因为前面定义了这个桩
verify(mockedList).add("two"); // 验证失败，因为前面没有定义了这个桩
}
（2） 参数匹配
上例StudentService的orderBook方法中的any(String.class) 即为参数匹配器，可以匹配任何此处定义的String类型的数据。
（3） 次数验证
@Test
public void timesTest() {
List mockedList = mock(List.class);
when(mockedList.get(anyInt())).thenReturn(1000);
System.out.println(mockedList.get(1));
System.out.println(mockedList.get(1));
System.out.println(mockedList.get(1));
System.out.println(mockedList.get(2));
// 验证通过：get(1)被调用3次
verify(mockedList, times(3)).get(1);
// 验证通过：get(1)至少被调用1次
verify(mockedList, atLeastOnce()).get(1);
// 验证通过：get(1)至少被调用3次
verify(mockedList, atLeast(3)).get(1);
}
（4） 顺序验证
@Test
public void orderBookTest1() {
String json = "{"id":12,"location":"书架A12","name":"三国演义"}";
String json1 = "{"id":21,"location":"书架A21","name":"水浒传"}";
String json2 = "{"id":22,"location":"书架A22","name":"红楼梦"}";
String json3 = "{"id":23,"location":"书架A23","name":"西游记"}";
when(bookService.orderBook("")).thenReturn(JSON.parseObject(json, Book.class));
Book book = bookService.orderBook("");
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "三国演义".equals(book.getName()));
when(bookService.orderBook("")).thenReturn(JSON.parseObject(json1, Book.class)).
thenReturn(JSON.parseObject(json2, Book.class)).
thenReturn(JSON.parseObject(json3, Book.class));
Book book1 = bookService.orderBook("");
Book book2 = bookService.orderBook("");
Book book3 = bookService.orderBook("");
Book book4 = bookService.orderBook("");
Book book5 = bookService.orderBook("");
// 全部验证通过，按顺序最后打桩打了3次，大于3次按照最后对象输出
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "水浒传".equals(book1.getName()));
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "红楼梦".equals(book2.getName()));
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "西游记".equals(book3.getName()));
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "西游记".equals(book4.getName()));
Assert.assertTrue("预定书籍有误", "西游记".equals(book5.getName()));
}
（5） 异常验证
@Test(expected = RuntimeException.class)
public void exceptionTest() {
List mockedList = mock(List.class);
doThrow(new RuntimeException()).when(mockedList).add(1);
// 验证通过
mockedList.add(1);
}
（5） 结果解析
