iOS自动化测试的那些干货
前言
如果有测试大佬发现内容不对，欢迎指正，我会及时修改。
大多数的iOS App(没有持续集成)迭代流程是这样的
也就是说，测试是发布之前的最后一道关卡。如果bug不能在测试中发现，那么bug
就会抵达用户，所以测试的完整性和可靠性十分重要。
目前，大多数App还停留在人工测试阶段，人工测试投入的成本最低，能够保证核心功能的使用，而且测试人员不需要会写代码。
但是，在很多测试场景下，人工测试的效率太低，容易出错。举两个常见的例子：
- 一个App的核心功能，在每一次发布版本前的测试必定会跑一遍所有的测试用例，不管对应的业务在当前版本有没有变化(天知道开发在做业务A的时候，对业务B有没有影响)，如果这次测出新的bug，测试人员在下一次发版测试中，又不得不做这些重复的工作。
- 开发在写API请求相关代码的时候没有做数据容错，测试在人工测试的时候都是正常的数据，所以测试通过。上线了之后，后台配置数据的时候出了点小问题，导致大面积崩溃，boom～。
然后，老板就要过来找你了
本文所讲解的均是基于XCode 8.2.1，有些概念可能不适用于低版本的XCode
自动化测试
自动化测试就是写一些测试代码，用代码代替人工去完成模块和业务的测试。
其实不管是开发还是测试，如果你在不断的做重复性工作的时候，就应该问自己一个问题：是不是有更高效的办法?
自动化测试有很多优点：
- 测试速度快，避免重复性的工作
- 避免regression，让开发更有信心去修改和重构代码(个人认为最大的优点)
- 具有一致性。
- 有了自动化测试，持续集成(CI)会变得更可靠。
- 迫使开发人员写出更高质量的代码。(自动化测试不通过，代码不允许合并)
当然，自动化测试也有一些缺点。
- 开发和维护成本高。
- 不能完全替代人工测试。
- 无法完全保证测试的准确性 – 让代码去判断一段逻辑是否正确很容易，但是，让代码判断一个控件显示是否正确却没那么容易。
所以，在做自动化测试之前，首先要问自己几个问题?
- 这个测试业务的变动是否频繁?
- 这个测试业务是否属于核心功能?
- 编写测试代码的成本有多少?
- 自动化测试能保证测试结果的准确么?
通常，我们会选择那些业务稳定，需要频繁测试的部分来编写自动化测试脚本，其余的采用人工测试，人工测试仍然是iOS App开发中不可缺少的一部分。
测试种类
从是否接触源代码的角度来分类：测试分为黑盒和白盒(灰盒就是黑盒白盒结合，这里不做讨论)。
白盒测试的时候，测试人员是可以直接接触待测试App的源代码的。白盒测试更多的是单元测试，测试人员针对各个单元进行各种可能的输入分析，然后测试其输出。白盒测试的测试代码通常由iOS开发编写。
黑盒测试。黑盒测试的时候，测试人员不需要接触源代码。是从App层面对其行为以及UI的正确性进行验证，黑盒测试由iOS测试完成。
从业务的层次上来说，测试金字塔如图：
而iOS测试通常只有以下两个层次：
- Unit，单元测试，保证每一个类能够正常工作
- UI，UI测试，也叫做集成测试，从业务层的角度保证各个业务可以正常工作。
框架选择
啰里八嗦讲的这么多，自动化测试的效率怎么样，关键还是在测试框架上。那么，如何选择测试框架呢?框架可以分为两大类：XCode内置的和三方库。
选择框架的时候有几个方面要考虑
- 测试代码编写的成本
- 是否可调式
- 框架的稳定性
- 测试报告(截图，代码覆盖率，…)
- WebView的支持(很多App都用到了H5)
- 自定义控件的测试
- 是否需要源代码
- 能否需要连着电脑
- 是否支持CI(持续集成)
- ….
我们首先来看看XCode内置的框架：XCTest。XCTest又可以分为两部分：Unit Test 和 UI Test，分别对应单元测试和UI测试。有一些三方的测试库也是基于XCTest框架的，这个在后文会讲到。由于是Apple官方提供的，所以这个框架会不断完善。
成熟的三方框架通常提供了很多封装好的有好的接口，笔者综合对比了一些，推荐以下框架：
单元测试：
以下三个框架都是BDD(Behavior-driven development) – 行为驱动开发。行为驱动开发简单来说就是先定义行为，然后定义测试用例，接着再编写代码。 实践中发现，通常没有那么多时间来先定义行为，不过BDD中的domain-specific language (DSL)能够很好的描述用例的行为。
- Kiwi 老牌测试框架
- specta 另一个BDD优秀框架
- Quick 三个项目中Star最多，支持OC和Swift，优先推荐。
UI测试
- KIF 基于XCTest的测试框架，调用私有API来控制UI，测试用例用Objective C或Swift编写。
- appium 基于Client – Server的测试框架。App相当于一个Server，测试代码相当于Client，通过发送JSON来操作APP，测试语言可以是任意的，支持android和iOS。
篇幅有限，本文会先介绍XCtest，接着三方的Unit框架会以Quick为例，UI Test框架侧重分析KIF，appium仅仅做原理讲解。
XCTest
对于XCTest来说，最后生成的是一个bundle。bundle是不能直接执行的，必须依赖于一个宿主进程。关于XCTest进行单元测试的基础(XCode的使用，异步测试，性能测试，代码覆盖率等)，我在这篇文章里讲解过，这里不再详细讲解。
- iOS 单元测试之XCTest详解
blog.csdn.net/hello_hwc/article/details/46671053
单元测试用例
比如，我有以下一个函数：
- //验证一段Text是否有效。（不能以空字符开头，不能为空）
- - (BOOL)validText:(NSString *)text error:(NSError *__autoreleasing *)error{
- }
那么，我该如何为这个函数编写单元测试的代码?通常，需要考虑以下用例：
- 输入以空白字符或者换行符开头的，error不为空，返回 NO
- 输入正确的内容，error为空，返回YES
- 输入为nil,error不为空，返回 NO (边界条件)
- 输入为非NSString类型，验证不通过，返回NO (错误输入)
- 特殊输入字符(标点符号，非英文等等)
UI测试
UI测试是模拟用户操作，进而从业务处层面测试。关于XCTest的UI测试，建议看看WWDC 2015的这个视频：
- UI Testing in Xcode
https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2015/406/
关于UI测试，有几个核心类需要掌握
- XCUIApplication 测试应用的代理
- XCUIElement 一个UI上可见的视图对象
- XCUIElementQuery 查找XCUIElement
UI测试还有一个核心功能是UI Recording。选中一个UI测试用例，然后点击图中的小红点既可以开始UI Recoding。你会发现：
随着点击模拟器，自动合成了测试代码。(通常自动合成代码后，还需要手动的去调整)
在写UI测试用例的时候要注意：测试行为而不是测试代码。比如，我们测试这样一个case
进入Todo首页，点击add，进入添加页面，输入文字，点击save。
测试效果如下：
对应测试代码：
- - (void)testAddNewItems{
- //获取app代理
- XCUIApplication *app = [[XCUIApplication alloc] init];
- //找到第一个tabeview，就是我们想要的tableview
- XCUIElement * table = [app.tables elementBoundByIndex:0];
- //记录下来添加之前的数量
- NSInteger oldCount = table.cells.count;
- //点击Add
- [app.navigationBars[@"ToDo"].buttons[@"Add"] tap];
- //找到Textfield
- XCUIElement *inputWhatYouWantTodoTextField = app.textFields[@"Input what you want todo"];
- //点击Textfield
- [inputWhatYouWantTodoTextField tap];
- //输入字符
- [inputWhatYouWantTodoTextField typeText:@"somethingtodo"];
- //点击保存
- [app.navigationBars[@"Add"].buttons[@"Save"] tap];
- //获取当前的数量
- NSInteger newCount = table.cells.count;
- //如果cells的数量加一，则认为测试成功
- XCTAssert(newCount == oldCount + 1);
- }
这里是通过前后tableview的row数量来断言成功或者失败。
等待
通常，在视图切换的时候有转场动画，我们需要等待动画结束,然后才能继续，否则query的时候很可能找不到我们想要的控件。
比如，如下代码等待VC转场结束，当query只有一个table的时候，才继续执行后续的代码。
- [self expectationForPredicate:[NSPredicate predicateWithFormat:@"self.count = 1"]
- evaluatedWithObject:app.tables
- handler:nil];
- [self waitForExpectationsWithTimeout:2.0 handler:nil];
- //后续代码....
Tips: 当你的UI结构比较复杂的时候，比如各种嵌套childViewController，使用XCUIElementQuery的代码会很长，也不好维护。
另外，UI测试还会在每一步操作的时候截图，方便对测试报告进行验证。
查看测试结果
使用基于XCTest的框架，可以在XCode的report navigator中查看测试结果。
其中：
- Tests 用来查看详细的测试过程
- Coverage 用来查看代码覆盖率
- Logs 用来查看测试的日志
- 点击图中的红色框指向的图标可以看到每一步UI操作的截图
除了利用XCode的GUI，还可以通过后文提到的命令行工具来测试，查看结果。
Stub/Mock
首先解释两个术语：
- mock 表示一个模拟对象
- stub 追踪方法的调用，在方法调用的时候返回指定的值。
通常，如果你采用纯存的XCTest，推荐采用OCMock来实现mock和stub，单元测试的三方库通常已集成了stub和mock。
那么，如何使用mock呢?举个官方的例子：
- //mock一个NSUserDefaults对象
- id userDefaultsMock = OCMClassMock([NSUserDefaults class]);
- //在调用stringForKey的时候，返回http://testurl
- OCMStub([userDefaultsMock
- stringForKey:@"MyAppURLKey"]).andReturn(@"http://testurl");
再比如，我们要测试打开其他App，那么如何判断确实打开了其他App呢?
- id app = OCMClassMock([UIApplication class]);
- OCMStub([app sharedInstance]).andReturn(app);
- OCMVerify([app openURL:url]
使用Stub可以让我们很方便的实现这个。
关于OCMock的使用，推荐看看objc.io的这篇文章
- 置换测试: Mock, Stub 和其他
https://objccn.io/issue-15-5/
Quick
Quick是建立在XCTestSuite上的框架，使用XCTestSuite允许你动态创建测试用例。所以，使用Quick,你仍让可以使用XCode的测试相关GUI和命令行工具。
使用Quick编写的测试用例看起来是这样子的：
- import Quick
- import Nimble
- class TableOfContentsSpec: QuickSpec {
- override func spec() {
- describe("the 'Documentation' directory") {
- it("has everything you need to get started") {
- let sections = Directory("Documentation").sections
- expect(sections).to(contain("Organized Tests with Quick Examples and Example Groups"))
- expect(sections).to(contain("Installing Quick"))
- }
- context("if it doesn't have what you're looking for") {
- it("needs to be updated") {
- let you = You(awesome: true)
- expect{you.submittedAnIssue}.toEventually(beTruthy())
- }
- }
- }
- }
- }
BDD的框架让测试用例的目的更加明确，测试是否通过更加清晰。使用Quick,测试用例分为两种：
单独的用例 – 使用it来描述
it有两个参数，
- 行为描述
- 行为的测试代码
比如，以下测试Dolphin行为，它具有行为is friendly和is smart
- //Swift代码
- class DolphinSpec: QuickSpec {
- override func spec() {
- it("is friendly") {
- expect(Dolphin().isFriendly).to(beTruthy())
- }
- it("is smart") {
- expect(Dolphin().isSmart).to(beTruthy())
- }
- }
- }
可以看到，BDD的核心是行为。也就是说，需要关注的是一个类提供哪些行为。
用例集合，用describe和context描述
比如，验证dolphin的click行为的时候，我们需要两个用例。一个是is loud,一个是has a high frequency，就可以用describe将用例组织起来。
- class DolphinSpec: QuickSpec {
- override func spec() {
- describe("a dolphin") {
- describe("its click") {
- it("is loud") {
- let click = Dolphin().click()
- expect(click.isLoud).to(beTruthy())
- }
- it("has a high frequency") {
- let click = Dolphin().click()
- expect(click.hasHighFrequency).to(beTruthy())
- }
- }
- }
- }
- }
context可以指定用例的条件：
比如
- describe("its click") {
- context("when the dolphin is not near anything interesting") {
- it("is only emitted once") {
- expect(dolphin!.click().count).to(equal(1))
- }
- }
- }
除了这些之外，Quick也支持一些切入点，进行测试前的配置：
- beforeEach
- afterEach
- beforeAll
- afterAll
- beforeSuite
- afterSuite
Nimble
由于Quick是基于XCTest，开发者当然可以收使用断言来定义测试用例成功或者失败。Quick提供了一个更有好的Framework来进行这种断言：https://github.com/Quick/Nimble
比如，一个常见的XCTest断言如下：
- XCTAssertTrue(ConditionCode, "FailReason")
在出错的时候，会提示
- XCAssertTrue failed, balabala
这时候，开发者要打个断点，查看下上下文，看看具体失败的原因在哪。
使用Nimble后，断言变成类似
- expect(1 + 1).to(equal(2))
- expect(3) > 2
- expect("seahorse").to(contain("sea"))
- expect(["Atlantic", "Pacific"]).toNot(contain("Mississippi"))
并且，出错的时候，提示信息会带着上下文的值信息，让开发者更容易的找到错误。
让你的代码更容易单元测试
测试的准确性和工作量很大程度上依赖于开发人员的代码质量。
通常，为了单元测试的准确性，我们在写函数(方法)的时候会借鉴一些函数式编程的思想。其中最重要的一个思想就是
- pure function(纯函数)
何为Pure function?就是如果一个函数的输入一样，那么输出一定一样。
比如，这样的一个函数就不是pure function。因为它依赖于外部变量value的值。
- static NSInteger value = 0;
- - (NSInteger)function_1{
- value = value + 1;
- return value;
- }
而这个函数就是pure function，因为给定输入，输出一定一致。
- - (NSInteger)function_2:(NSInteger)base{
- NSInteger value = base + 1;
- return value;
- }
所以，如果你写了一个没有参数，或者没有返回值的方法，那么你要小心了，很可能这个方法很难测试。
关于MVC
在良好的MVC架构的App中，
- View只做纯粹的展示型工作，把用户交互通过各种方式传递到外部
- Model只做数据存储类工作
- Controller作为View和Model的枢纽，往往要和很多View和Model进行交互，也是自动化包括代码维护的痛点。
所以，对Controller瘦身是iOS架构中比较重要的一环，一些通用的技巧包括：
逻辑抽离：
- 网络请求独立。可以每个网络请求以Command模式封装成一个对象，不要直接在Controller调用AFNetworking。
- 数据存储独立。建立独立的Store类，用来做数据持久化和缓存。
- 共有数据服务化(协议)。比如登录状态等等，通过服务去访问，这样服务提供者之需要处理服务的质量，服务使用者则信任服务提供者的结果。
Controller与View解耦合
- 建立ViewModel层，这样Controller只需要和ViewModel进行交互。
- 建立UIView子类作为容器，将一些View放到容器后再把容器作为SubView添加到Controller里
- 建立可复用的Layout层，不管是AutoLayout还是手动布局。
Controller与Controller解耦合
- 建立页面路由。每一个界面都抽象为一个URL，跳转仅仅通过Intent或者URL跳转，这样两个Controller完全独立。
如果你的App用Swift开发，那么面向协议编程和不可变的值类型会让你的代码更容易测试。
当然，iOS组建化对自动化测试的帮助也很大，因为不管是基础组件还是业务组件，都可以独立测试。组建化又是一个很大的课题，这里不深入讲解了。
KIF
KIF的全称是Keep it functional。它是一个建立在XCTest的UI测试框架，通过accessibility来定位具体的控件，再利用私有的API来操作UI。由于是建立在XCTest上的，所以你可以完美的借助XCode的测试相关工具(包括命令行脚本)。
> KIF是个人非常推荐的一个框架，简单易用。
使用KIF框架强制要求你的代码支持accessibility。如果你之前没接触过，可以看看Apple的文档
- Accessibility Programming Guide for iOS
https://developer.apple.com/library/prerelease/content/documentation/UserExperience/Conceptual/iPhoneAccessibility/Introduction/Introduction.html
简单来说，accessibility能够让视觉障碍人士使用你的App。每一个控件都有一个描述AccessibilityLabel。在开启VoiceOver的时候，点击控件就可以选中并且听到对应的描述。
通常UIKit的控件是支持accessibility的，自定定义控件可以通过代码或者Storyboard上设置。
在Storyboard上设置：
- 上面的通过Runtime Attributes设置(KVC)
- 下面的通过GUI来设置
通过代码设置：
- [alert setAccessibilityLabel:@"Label"];
- [alert setAccessibilityValue:@"Value"];
- [alert setAccessibilityTraits:UIAccessibilityTraitButton];
如果你有些Accessibility的经验，那么你肯定知道，像TableView的这种不应该支持VoiceOver的。我们可以用条件编译来只对测试Target进行设置：
- #ifdef DEBUG
- [tableView setAccessibilityValue:@"Main List Table"];
- #endif
- #ifdef KIF_TARGET (这个值需要在build settings里设置)
- [tableView setAccessibilityValue:@"Main List Table"];
- #endif
使用KIF主要有两个核心类：
- KIFTestCase XCTestCase的子类
- KIFUITestActor 控制UI，常见的三种是：点击一个View，向一个View输入内容，等待一个View的出现
我们用KIF来测试添加一个新的ToDo
- - (void)testAddANewItem{
- [tester tapViewWithAccessibilityLabel:@"Add"];
- [tester enterText:@"Create a test to do item" intoViewWithAccessibilityLabel:@"Input what you want todo"];
- [tester tapViewWithAccessibilityLabel:@"Save"];
- [tester waitForTimeInterval:0.2];
- [tester waitForViewWithAccessibilityLabel:@"Create a test to do item"];
- }
命令行
自动化测试中，命令行工具可以facebook的开源项目：
- xctool
这是一个基于xcodebuild命令的扩展，在iOS自动化测试和持续集成领域很有用,而且它支持-parallelize并行测试多个bundle，大大提高测试效率。
安装XCTool,
- brew install xctool
使用
- path/to/xctool.sh \
- -workspace YourWorkspace.xcworkspace \
- -scheme YourScheme \
- -reporter plain:/path/to/plain-output.txt \
- run-test
并且，xctool对于持续集成很有用，iOS常用的持续集成的server有两个：
- Travis CI 对于公开仓库(比如github)免费，私有仓库收费
- Jenkins 免费
优化你的测试代码
准确的测试用例
通常，你的你的测试用例分为三部分：
- 配置测试的初始状态
- 对要测试的目标执行代码
- 对测试结果进行断言(成功 or 失败)
测试代码结构
当测试用例多了，你会发现测试代码编写和维护也是一个技术活。通常，我们会从几个角度考虑：
- 不要测试私有方法(封装是OOP的核心思想之一，不要为了测试破坏封装)
- 对用例分组(功能，业务相似)
- 对单个用例保证测试独立(不受之前测试的影响，不影响之后的测试)，这也是测试是否准确的核心。
- 提取公共的代码和操作，减少copy/paste这类工作，测试用例是上层调用，只关心业务逻辑，不关心内部代码实现。
一个常见的测试代码组织如下：
appium
appium采用了Client Server的模式。对于App来说就是一个Server，基于WebDriver JSON wire protocol对实际的UI操作库进行了封装，并且暴露出RESTFUL的接口。然后测试代码通过HTTP请求的方式，来进行实际的测试。其中，实际驱动UI的框架根据系统版本有所不同：
- < 9.3 采用UIAutomation
- >= 9.3 XCUITest
原因也比较简单：Apple在10.0之后，移除了UIAutomation的支持，只支持XCUITest。
对比KIF，appium有它的优点：
- 跨平台，支持iOS，Android
- 测试代码可以由多种语言编写，这对测试来说门槛更低
- 测试脚本独立与源代码和测试框架
当然，任何框架都有缺点：
- 自定义控件支持不好
- WebView的支持不好
总结
由于我不是专业的iOS测试，关于测试的一点见解如下：
- 单元测试还是选择BDD框架，毕竟可读性高一些，推荐Quick(Swift)，Kiwi(Objective C)
- UI测试优先推荐KIF，如果需要兼顾安卓测试，或者测试人员对OC/Swift很陌生，可以采用appium
