作為一名程序員，單元測試應(yīng)該聽過，但是很多同學(xué)沒有用的過，可能是對單元測試有一些誤解，例如：
- 寫單元測試需要花費(fèi)更多的時(shí)間，我每天寫產(chǎn)品代碼都要加班，哪來時(shí)間寫測試；
- 寫單元測試收益不大，還不是一樣有bug；
- 寫單元測試有負(fù)擔(dān)，改產(chǎn)品代碼的結(jié)構(gòu)，還得去改測試代碼。
先嘗試解答這幾個(gè)問題。
寫單元測試會花費(fèi)更多的時(shí)間，這點(diǎn)描述其實(shí)不準(zhǔn)確。準(zhǔn)確地說，寫單元測試需要花費(fèi)更多「寫代碼的時(shí)間」，這點(diǎn)沒什么可說的，畢竟要多寫一些測試代碼。但一個(gè)程序員，做一個(gè)需求的時(shí)候，花在純寫代碼的時(shí)間其實(shí)不多。你得理以前代碼的邏輯，設(shè)計(jì)類和方法，然后才是寫代碼，寫完了再手動測試，可能有bug還要去debug，再修復(fù)，再測試。「真正寫代碼的時(shí)間，其實(shí)是很少的」。使用單元測試雖然可能占用了更多寫代碼的時(shí)間，但它可以幫你縮短其它時(shí)間，「會讓你做這個(gè)需求花費(fèi)的總時(shí)間更少」。
寫單元測試會有bug嗎？當(dāng)然可能有了，我們是無法做到真正的bug free的，但是單元測試寫好了，可以顯著減小bug的數(shù)量。因?yàn)閷憜卧獪y試發(fā)現(xiàn)bug的成本是非常低的，它可以在開發(fā)階段就發(fā)現(xiàn)bug，而且可以測試很多邊界的條件。但如果你「對需求和業(yè)務(wù)的認(rèn)知本來都是有誤」的，這是單元測試解決不了的，自然會產(chǎn)生bug。話說回來，寫單元測試的收益遠(yuǎn)不止發(fā)現(xiàn)bug這么簡單，它還具有「代碼文檔」的功能，以及「重構(gòu)的安全網(wǎng)」存在。甚至它還可以幫你「理需求」，「設(shè)計(jì)代碼」。
改產(chǎn)品代碼需要維護(hù)對應(yīng)的測試代碼，這確實(shí)是帶來了額外的成本。不過借助編輯器的「重構(gòu)功能」，可以比較方便地批量修改需要修改的地方，其實(shí)代價(jià)沒有想象中的那么大。而且重構(gòu)后，再跑一遍單元測試，看哪些掛掉了，可以double-check你改的產(chǎn)品代碼有沒有問題。如果我們把單元測試當(dāng)成是「產(chǎn)品代碼的文檔」來看，大概就更能夠接受這個(gè)維護(hù)的成本了。
為什么需要單元測試？
前面提到，單元測試有很多功能。個(gè)人覺得單元測試最大的作用是“代碼文檔”和“重構(gòu)安全網(wǎng)”。畢竟軟件開發(fā)的漫長過程中，總少不了修修改改。如果沒有足夠的測試，改一段代碼就像是在排地雷，改完后心里也總是打鼓，上線前需要先默默拜個(gè)神，生怕觸發(fā)了什么bug。
但如果有足夠的測試（不只是單元測試），改完代碼后可以跑一遍測試，看哪些掛掉了，是不是自己的改動導(dǎo)致的，該怎么修好測試。這樣心里就有底氣多了。
要知道，代碼寫出來是給人看的。而測試比產(chǎn)品代碼更友好，因?yàn)樗唵危卑?，站在使用者的視角來描述，所以如果想要了解一段產(chǎn)品代碼具有什么功能，看它的單元測試會更直觀，更舒服。
很多團(tuán)隊(duì)會做測試，但絕大多數(shù)測試的工作是在開發(fā)后，由專門的測試同學(xué)去負(fù)責(zé)端到端的測試或者API測試。其實(shí)端到端的測試成本是非常大的，尤其是對于某些邊界條件，構(gòu)造數(shù)據(jù)和場景是非常麻煩的。而且一旦發(fā)現(xiàn)了bug，再去溝通，修改，提交，部署，需要花費(fèi)很多時(shí)間。
而單元測試最大的優(yōu)勢就是“成本低”，想要測試產(chǎn)品代碼的每個(gè)分支都比較容易，而且單元測試一般是開發(fā)同學(xué)自己寫，可以用最小的時(shí)間發(fā)現(xiàn)bug，用最低的成本修改bug。
什么是單元測試？
測試金字塔
并不是所有測試都是單元測試，測試其實(shí)分成很多種。業(yè)界比較廣泛傳播的“測試金字塔”描述了它們的區(qū)別和關(guān)系：
從測試金字塔模型來看，越在底層的測試，覆蓋面應(yīng)該更廣，成本更低。單元測試處于測試金字塔的最低端，是整個(gè)測試金字塔的基礎(chǔ)。
當(dāng)然了，測試金字塔并不一定只有三層，中間可能會有其它的測試，比如“契約測試”等。
單元測試的特點(diǎn)
單元測試就像它的名字一樣，“單元”（Unit），足夠小，足夠快，無依賴。單元測試只測你想測的那部分產(chǎn)品代碼的邏輯，一個(gè)單元測試應(yīng)該只測一個(gè)簡單的業(yè)務(wù)邏輯。一般來說，運(yùn)行一個(gè)單元測試是很快的，基本上在幾毫秒到幾十毫秒之間。如果有依賴的類，可以mock其他類，消除外部依賴。
什么不是單元測試？
很多同學(xué)容易將其他測試與單元測試搞混，最常見的是會啟動Spring上下文的集成測試。比如使用@SpringBootTest注解可以啟動Spring上下文，這可以測試依賴是否正常注入等Spring的功能，但運(yùn)行一次需要耗費(fèi)很多時(shí)間（因?yàn)橐獑覵pring上下文），也并不是真正的“單元測試”，因?yàn)樗蕾嚵?code>Spring框架。
如何寫單元測試
那具體如何寫單元測試呢？我們業(yè)界有一個(gè)叫做「TDD」（測試驅(qū)動開發(fā)）的方法論。TDD的核心在于“驅(qū)動”二字，它的理念是從測試視角出發(fā)，通過測試驅(qū)動出來產(chǎn)品代碼。而在測試金字塔中，單元測試與開發(fā)人員最息息相關(guān)，所以這里的“測試”一般是指的單元測試。
TDD大概分這幾個(gè)步驟：
- 理清需求
- 設(shè)計(jì)類和方法的出參和入?yún)?/li>
- 寫測試代碼
- 驅(qū)動出產(chǎn)品代碼
- 重構(gòu)，循環(huán)3-5步。
首先要理清楚需求，因?yàn)橹挥欣砬宄诵枨?，才能保證我們使用TDD驅(qū)動出來的代碼是跟業(yè)務(wù)期望的一致的。然后第二步是設(shè)計(jì)類和方法的過程，也稱為Task List。這一步可以設(shè)計(jì)好類與類之間的關(guān)系，方法的出參和入?yún)ⅰＦ鋵?shí)不使用TDD也會有前面這兩個(gè)步驟，只不過使用TDD的話，可以幫助你更好地從業(yè)務(wù)視角出發(fā)，先把該設(shè)計(jì)的東西都設(shè)計(jì)好，避免直接上手寫代碼，寫到一半的時(shí)候覺得不對，再去改。
3-5步其實(shí)是一個(gè)循環(huán)的過程。因?yàn)閯傞_始寫代碼可能并沒有太注意代碼的格式、風(fēng)格、性能，一氣呵成寫得比較快，讓測試通過。等測試通過后，可以回過頭來重構(gòu)一下之前寫的代碼，重構(gòu)后再跑一遍所有的單元測試，看是否有掛掉的單元測試，以此來檢測重構(gòu)是否對期望的輸入輸出有影響。
單元測試的結(jié)構(gòu)
一個(gè)完整的單元測試，應(yīng)該分為4個(gè)部分：
- 聲明和參數(shù)
- 準(zhǔn)備入?yún)⒑蚼ock
- 調(diào)用產(chǎn)品代碼
- 驗(yàn)證，也叫斷言
拿Java來說，單元測試框架有幾個(gè)，最流行的應(yīng)該是JUnit和TestNG。筆者使用JUnit多一點(diǎn)，JUnit使用@Test注解在方法上來聲明一個(gè)測試。JUnit最新版本是JUnit 5，JUnit 5相較于上一個(gè)版本，在參數(shù)化測試方面做了很多改進(jìn)，這樣我們就不用寫很多個(gè)高度相似的測試方法了（關(guān)于JUnit 5參數(shù)化測試，大家可以查看官方文檔，也有對應(yīng)的中文翻譯，很方便閱讀）。
一般來說，方法名需要盡可能可讀，它可能比較長，但能夠清晰地表述這個(gè)測試的意圖，比如：
@Test void shouldReturn5WhenCalculateSumGiven2And3() {}
@Test
void should_return_5_when_calculate_sum_given_2_and_3() {}具體使用駝峰命名法還是下劃線，根據(jù)自己團(tuán)隊(duì)的規(guī)范來就好，盡量所有測試風(fēng)格保持一致。（個(gè)人更喜歡下劃線~）
入?yún)⒁话闶腔绢愋突蛘?code>POJO對象，有些參數(shù)可以抽成變量，后面在驗(yàn)證階段可能用得上。
如果產(chǎn)品代碼有外部依賴，就需要用mock來消除外部依賴。常見的Mock框架有EasyMock、「Mockito」等，大家可以對比一下各個(gè)mock框架的區(qū)別，選擇一個(gè)合適的。
很多同學(xué)剛開始寫單元測試的時(shí)候不能理解為什么需要mock，覺得mock比較麻煩，甚至有點(diǎn)多此一舉的感覺。其實(shí)不然，mock的意義在于，你「可以保證你的測試只測試了你要測的那部分代碼」。這樣如果測試不通過，你就可以知道一定是要測的那個(gè)方法有問題，不可能是外部依賴的問題，這樣才能做到真正的“單元”化，才能保證每個(gè)測試足夠小，足夠純粹。
準(zhǔn)備好入?yún)⒑?code>mock后，會顯式地調(diào)用一下要測的那個(gè)方法，這個(gè)一般只有簡單的一行。
最后是驗(yàn)證，驗(yàn)證分為好幾種，最常用的是驗(yàn)證出參是符合自己期望的。也有時(shí)候會驗(yàn)證異常等邊界情況。JUnit等測試框架基本上自己帶了驗(yàn)證的功能，但API都比較簡單，個(gè)人感覺不是特別好用，推薦使用「AssertJ」，功能強(qiáng)大，API用起來也比較舒服。
舉個(gè)例子吧：
@Test void shouldReturnUserWithOrgInfoWhenLoginWithUserId() { String userId = "userId"; String orgId = "orgId"; User user = UserFactory.getUser(userId); Org org = OrgFactory.getOrg(orgId); given(orgService.getOrgById(orgId)).willReturn(org);
UserInfo userInfo = userService.login(userId);
assertEquals(org, userInfo.getOrg());
}單元測試常見問題
下面聊一聊單元測試常見的一些問題。
先寫測試還是先寫產(chǎn)品代碼？
都可以。雖然有一種說法是TDD推薦的是先寫測試，再寫實(shí)現(xiàn)。但很多剛開始寫單元測試的同學(xué)并不習(xí)慣這種方式。先寫測試有一個(gè)好處，可以讓你在設(shè)計(jì)代碼的時(shí)候從業(yè)務(wù)視角去思考，而不是代碼實(shí)現(xiàn)視角。大家可以嘗試先寫測試再寫實(shí)現(xiàn)，體會一下這種感覺。
寫單元測試需要花費(fèi)大量額外的時(shí)間？
這個(gè)其實(shí)在文章開篇已經(jīng)討論過了。寫單元測試確實(shí)會花費(fèi)更多的“寫代碼”的時(shí)間，但是總的來說，它可以縮短整個(gè)需求開發(fā)周期的時(shí)間。所以寫單元測試完全是一筆“劃算的生意”。
什么代碼最需要單元測試？
不自信的代碼，邏輯復(fù)雜的代碼，重要的代碼。比如工具類、三層架構(gòu)的Service層、DDD的聚合根和領(lǐng)域服務(wù)等，這些都應(yīng)該寫足夠的單元測試。
入?yún)ο髽?gòu)造太麻煩？
構(gòu)造一個(gè)合適的入?yún)ο蟊容^麻煩，尤其是有些對象有非常多的參數(shù)，如果每個(gè)測試都要去從頭構(gòu)造的話，會讓測試代碼變得非常臃腫，可讀性變差。這個(gè)時(shí)候可以使用工廠類來批量生產(chǎn)對象。這個(gè)工廠類放在測試目錄下，并不會對生產(chǎn)代碼造成影響。前面的例子里面，UserFactory就是一個(gè)User對象的工廠類。
返回值為void測什么？
返回值為void，說明方法沒有出參，那方法內(nèi)部必然有一些行為，它可能是「改變了內(nèi)部屬性的值」，也可能是「調(diào)用了某個(gè)外部類的方法」。
如果是改變內(nèi)部的某個(gè)值，那可以通過對象的get參數(shù)來斷言。這在使用DDD后的領(lǐng)域模型是一個(gè)問題，因?yàn)橛锌赡鼙緛懋a(chǎn)品代碼不需要暴露出get方法的，但由于測試需要，暴露出了內(nèi)部屬性的get方法。雖然使用反射也可以拿到內(nèi)部屬性的值，但沒有太大必要。權(quán)衡利弊，還是暴露領(lǐng)域模型的get方法好一點(diǎn)。
如果是調(diào)用某個(gè)外部的方法，可以用verify來驗(yàn)證是否調(diào)用了某個(gè)方法，可以用capture驗(yàn)證調(diào)用其它方法的入?yún)ⅰ＿@樣也可以驗(yàn)證產(chǎn)品代碼是否如自己預(yù)期的設(shè)計(jì)在工作。
static方法如何mock？
static方法不好mock，需要用特殊的mock框架。比如PowerMock、JMockit。一般來說，Utils類的方法很多是static的，我們用得很多的時(shí)間類LocalDateTime，獲取當(dāng)前時(shí)間，也是static的。這個(gè)時(shí)候需要用專門的mock框架來mock一下。
多線程如何測試？
多線程也不好測試。如果程序簡單，可以用「睡眠」或者CountDownLatch等多線程工具類來輔助測試，等所有線程跑完，再統(tǒng)一驗(yàn)證。
如果程序相對復(fù)雜，需要使用專門的多線程測試框架，比如tempus-fugit、Thread Weaver、MultithreadedTC、以及OpenJDK的jcstress項(xiàng)目等。
關(guān)于具體的框架如何使用，以后有時(shí)間可以寫一篇常用的注解的介紹。其實(shí)官方文檔里面都有寫，大家照著官網(wǎng)寫幾個(gè)例子就會了。比較推薦的基礎(chǔ)套餐是junit 5 + mockito + assertj。關(guān)于static方法和多線程測試框架，大家有需要的時(shí)候再去了解也行。
想了解更多測試的看一下相關(guān)教程：
軟件測試：http://m.hgci.cn/software_testing/
文章參考來源：www.toutiao.com/a6856755990545891848/
