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单元测试是工程交付前质量保障的第一环,也无疑是软件工程质量保障的重要基石,有效的单元测试能够提前发现90%以上的代码Bug问题,同时也能防止代码的腐化,在工程重构演进时起到至关重要的作用。

作者 |  问元

为什么需要单元测试

纵观优秀的开源工程,完备的单元测试总是必须的条件。通过这些单元测试,我们可以充分了解代码中相关类和方法的作用和核心逻辑,熟悉各种场景的运行情况。同时也因为有了单元测试,开源作者在接受各种feature的代码提交时才有稳定安全的保障。

其实单元测试的重要性所有开发同学应该都了然于胸,同样TDD(测试驱动开发)也不是一个新的概念,但是真当我们落地实践时,又总会找出各种各样的理由来劝服自己下次一定好好写单元测试,这一次先放过自己。这些理由无外乎,开发周期太紧了; 测试同学能保证功能正确性;写单元测试代码量比业务代码还大; 又不是不能跑。所以虽然我们总是在追逐工程师文化,却又时不时放纵在放弃工程师底蕴的路上。

单元测试是工程交付前质量保障的第一环,也无疑是软件工程质量保障的重要基石,有效的单元测试能够提前发现90%以上的代码Bug问题,同时也能防止代码的腐化,在工程重构演进时起到至关重要的作用。

怎么写单元测试

好的单元测试的几个要点

摘自阿里巴巴开发规约:

  • 单元测试必须遵守AIR原则,单元测试必须具备Automatic(自动化),Independent(独立性),Repeatable(可重复)性;
  • 单元测试应该是全自动执行的,并且非交互式的。测试用例通常是被定期执行的,执行过程必须完全自动化才有意义。输出结果需要人工检查的测试不是一个好的单元测试;
  • 单元测试要保证测试粒度足够小。单元测试测试粒度足够小,有助于精确定位问题。单测粒度至多是类级别,一般是方法级别;
  • 单元测试要遵守BCDE原则,Border,边界值测试,包括循环边界、特殊取值、特殊时间点、数据顺序等;Correct,正确的输入,并得到预期的结果;Design,与设计文档相结合,来编写单元测试;Error,强制错误信息输入(如:非法数据、异常流程、非业务允许输入等),并得到预期的结果;
  • 核心业务、核心应用、核心模块的增量代码要确保单元测试通过;

单元测试编码范式

这里主要以Mockito单元测试框架为模版

1.Mock :通过when().thenReturn/thenAnswer/thenThrow 或者doReturn().when()等mock方式将依赖类方法进行模拟,模拟服务依赖或者中间结果。

2.DO : 调用被测试类方法,执行测试链路。

3.Verify : 校验执行结果正确性,通过Assert校验数据结果准确,通过Verify校验链路执行准确,通过expected=Exception.class校验异常链路。

public class Test {
// 0. 依赖类
@Mock
DependencyClass dependencyClass;
// 0. 待测试类
@InjectMocks
TestClass testClass;

@Before
public void setUp() {
MockitoAnnotations.initMocks(this);
}

@Test
public void testMethod() {
// 1. Mock, 依赖方法,构造中间层数据
when(dependencyClass.someMehod(any())).thenReturn(mockData());
// 2. Do, 调用被测试类
Result result = testClass.testMehod();
// 3. Verify, 校验结果数据
Assert.assertEquals("some expected result string", result.getModel());
}
}

当然写单元测试用例虽然套路比较模版化,但是我们也要充分利用单元测试框架(Junit/Mockito/PowerMock/Spock),掌握其中的一些技巧,才能写出快准狠的单元测试用例,这也是研发同学必须要掌握的基本功。

单元测试编码提效

IDEA上有很多单元测试插件,能够半自动化生成单元测试类文件,这里重点推荐TestMe插件。TestMe插件可以智能分析被测试类的依赖类,结合Mockito+Junit等单元测试框架,生成Mock/InjectMocks依赖关系,自动生成单元测试类。

假设业务代码如下:

@Component
public class DefaultMemberManager implements MemberManager {
@Autowired
private MemberDAO memberDAO;
@Autowired
private CacheManager cacheManager;

@Override
public Date queryActivationTime(long userId) {
Date activationTime = cacheManager.getActivationTime(userId);
if (activationTime == null) {
MemberDO memberDO = memberDAO.queryByUserId(userId);
if (memberDO != null) {
cacheManager.saveActivationTime(userId, memberDO.getActiveTime());
activationTime = memberDO.getActiveTime();
}
}
return activationTime;
}
}

则通过TestMe快捷键COMMOND+N, 可以极速自动生成如下的单元测试类

public class DefaultMemberManagerTest {
@Mock
MemberDAO memberDAO;
@Mock
CacheManager cacheManager;
@InjectMocks
DefaultMemberManager defaultMemberManager;

@Before
public void setUp() {
MockitoAnnotations.initMocks(this);
}

@Test
public void testQueryActivationTime() throws Exception {
when(memberDAO.queryByUserId(anyLong())).thenReturn(null);
when(cacheManager.getActivationTime(anyLong())).thenReturn(
new GregorianCalendar(2022, Calendar.MARCH, 5, 23, 2).getTime());
Date result = defaultMemberManager.queryActivationTime(0L);
Assert.assertEquals(new GregorianCalendar(2022, Calendar.MARCH, 5, 23, 2).getTime(), result);
}
}

团队单元测试建设

覆盖率概念

覆盖率是类JaCoCo插件通过javaagent挂载的方式,在单元测试命令运行时执行代码覆盖率检测,计算单元测试执行过程中所覆盖的代码比例来生成覆盖率。常见的覆盖率指标,又可进一步细分为语句覆盖率,条件覆盖率,分支覆盖率,路径覆盖率等。这里我们当前更为关注语句覆盖率和分支覆盖率,尤其是增量代码的覆盖率,更能体现变更代码的单元测试覆盖情况。

如何进行单元测试

这里我们借助于阿里研发平台Aone的测试实验室功能,Aone实验室支持测试任务插件的编排组合,通过独立的测试资源执行测试任务。所以我们将代码拉取插件,单元测试插件和覆盖率计算插件进行编排配置,形成最终的执行流:拉取代码;执行单元测试命令;单元测试结果解析;计算覆盖率。最终完成整个工程的单元测试覆盖率计算。

单元测试覆盖率结果示例如下:

什么时候触发单元测试

单元测试任务主要通过持续交付流水线pipeline来集成,当前几个主要触发策略如下

  • 代码提交时,保证单元测试执行及时性
  • 代码审核时,保证代码审核通过的代码分支符合单元测试标准
  • 发布流程中,保证最终集成发布的所有分支代码符合单元测试标准

单元测试覆盖率卡点

用户平台技术团队单元测试规范如下:

  • 单元测试用例通过率为100%
  • 单元测试增量代码行覆盖率为85%
  • 代码规范扫描增量问题总数为0个

单元测试覆盖率报表

为了更好的衡量单元测试的覆盖率情况,我们采用报表的形式统计每个应用,每个团队的代码单元测试覆盖率。

总结

当前团队内各应用(除边缘应用外)的单元测试增量代码覆盖率在2022年已经全部达到85%标准,最新平均增量代码行覆盖率达到88%,整体全量代码覆盖率平均提高20%。诚然单元测试覆盖率的提高不是最终的目的,覆盖率高不能完全代表工程质量高,但是一个没有单元测试或者单元测试覆盖率低的工程,其代码质量和稳定性必然不高。同时团队内研发同学对单元测试也有了新的认识,自测和提测质量显著提升,全年未发生由于代码质量产生的线上故障,有效提升了工程质量和服务稳定性。

后续规划,持续优化单元测试质量,提升分支覆盖率,优化边界异常覆盖;关注单元测试编码效率的提升,优化测试用例和测试数据分离;关注核心链路单元测试覆盖率;熟练将TDD思维运用到业务开发过程中。

责任编辑:武晓燕 来源: 阿里开发者
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