SpringBoot 单元测试与 Mockito 使用

单元测试应遵循 → AIR 原则

SpringBoot 测试支持由两个模块提供：

spring-boot-test 包含核心项目
spring-boot-test-autoconfigure 支持测试的自动配置

通常我们只要引入 spring-boot-starter-test 依赖就行，它包含了一些常用的模块 Junit、Spring Test、AssertJ、Hamcrest、Mockito 等。

注解	作用
@Test(excepted==xx.class,timeout=毫秒数)	修饰一个方法为测试方法，excepted参数可以忽略某些异常类
@Before	在每一个测试方法被运行前执行一次
@BeforeClass	在所有测试方法执行前执行
@After	在每一个测试方法运行后执行一次
@AfterClass	在所有测试方法执行后执行
@Ignore	修饰的类或方法会被测试运行器忽略
@RunWith	更改测试运行器

@SpringBootTest

SpringBoot提供了一个 @SpringBootTest 注解用于测试 SpringBoot 应用，它可以用作标准 spring-test @ContextConfiguration 注释的替代方法，其原理是通过 SpringApplication 在测试中创建ApplicationContext。

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class ApplicationTest {
}

该注解提供了两个属性用于配置：

webEnvironment：指定Web应用环境，它可以是以下值
- MOCK：提供一个模拟的 Servlet 环境，内置的 Servlet 容器没有启动，配合可以与@AutoConfigureMockMvc 结合使用，用于基于 MockMvc 的应用程序测试。
- RANDOM_PORT：加载一个 EmbeddedWebApplicationContext 并提供一个真正嵌入式的 Servlet 环境，随机端口。
- DEFINED_PORT：加载一个 EmbeddedWebApplicationContext 并提供一个真正嵌入式的 Servlet 环境，默认端口 8080 或由配置文件指定。
- NONE：使用 SpringApplication 加载 ApplicationContext，但不提供任何 servlet 环境。
classes：指定应用启动类，通常情况下无需设置，因为 SpringBoot 会自动搜索，直到找到 @SpringBootApplication 或 @SpringBootConfiguration 注解。

单元测试回滚

如果你添加了 @Transactional 注解，它会在每个测试方法结束时会进行回滚操作。

但是如果使用 RANDOM_PORT 或 DEFINED_PORT 这种真正的 Servlet 环境，HTTP 客户端和服务器将在不同的线程中运行，从而分离事务。在这种情况下，在服务器上启动的任何事务都不会回滚。

断言

JUnit4 结合 Hamcrest 提供了一个全新的断言语法——assertThat，结合 Hamcrest 提供的匹配符，就可以表达全部的测试思想。

// 一般匹配符
int s = new C().add(1, 1);
// allOf：所有条件必须都成立，测试才通过
assertThat(s, allOf(greaterThan(1), lessThan(3)));
// anyOf：只要有一个条件成立，测试就通过
assertThat(s, anyOf(greaterThan(1), lessThan(1)));
// anything：无论什么条件，测试都通过
assertThat(s, anything());
// is：变量的值等于指定值时，测试通过
assertThat(s, is(2));
// not：和is相反，变量的值不等于指定值时，测试通过
assertThat(s, not(1));

// 数值匹配符
double d = new C().div(10, 3);
// closeTo：浮点型变量的值在3.0±0.5范围内，测试通过
assertThat(d, closeTo(3.0, 0.5));
// greaterThan：变量的值大于指定值时，测试通过
assertThat(d, greaterThan(3.0));
// lessThan：变量的值小于指定值时，测试通过
assertThat(d, lessThan(3.5));
// greaterThanOrEuqalTo：变量的值大于等于指定值时，测试通过
assertThat(d, greaterThanOrEqualTo(3.3));
// lessThanOrEqualTo：变量的值小于等于指定值时，测试通过
assertThat(d, lessThanOrEqualTo(3.4));

// 字符串匹配符
String n = new C().getName("Magci");
// containsString：字符串变量中包含指定字符串时，测试通过
assertThat(n, containsString("ci"));
// startsWith：字符串变量以指定字符串开头时，测试通过
assertThat(n, startsWith("Ma"));
// endsWith：字符串变量以指定字符串结尾时，测试通过
assertThat(n, endsWith("i"));
// euqalTo：字符串变量等于指定字符串时，测试通过
assertThat(n, equalTo("Magci"));
// equalToIgnoringCase：字符串变量在忽略大小写的情况下等于指定字符串时，测试通过
assertThat(n, equalToIgnoringCase("magci"));
// equalToIgnoringWhiteSpace：字符串变量在忽略头尾任意空格的情况下等于指定字符串时，测试通过
assertThat(n, equalToIgnoringWhiteSpace(" Magci   "));

// 集合匹配符
List<String> l = new C().getList("Magci");
// hasItem：Iterable变量中含有指定元素时，测试通过
assertThat(l, hasItem("Magci"));

Map<String, String> m = new C().getMap("mgc", "Magci");
// hasEntry：Map变量中含有指定键值对时，测试通过
assertThat(m, hasEntry("mgc", "Magci"));
// hasKey：Map变量中含有指定键时，测试通过
assertThat(m, hasKey("mgc"));
// hasValue：Map变量中含有指定值时，测试通过
assertThat(m, hasValue("Magci"));

基本的单元测试例子

下面是一个基本的单元测试例子，对某个方法的返回结果进行断言：

@Service
public class UserService {

    public String getName() {
        return "lyTongXue";
    }
    
}

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserServiceTest {

    @Autowired
    private UserService service;

    @Test
    public void getName() {
        String name = service.getName();
        assertThat(name,is("lyTongXue"));
    }

}

Controller 测试

Spring 提供了 MockMVC 用于支持 RESTful 风格的 Spring MVC 测试，使用 MockMvcBuilder 来构造MockMvc 实例。MockMvc 有两个实现：

StandaloneMockMvcBuilder：指定 WebApplicationContext，它将会从该上下文获取相应的控制器并得到相应的 MockMvc

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserControllerTest  {
    @Autowired
    private WebApplicationContext webApplicationContext;
    private MockMvc mockMvc;
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        mockMvc = MockMvcBuilders.webAppContextSetup(webApplicationContext).build();
}

DefaultMockMvcBuilder：通过参数指定一组控制器，这样就不需要从上下文获取了

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserControllerTest  {
    private MockMvc mockMvc;
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        mockMvc = MockMvcBuilders.standaloneSetup(new UserController()).build();
    } 
}

下面是一个简单的用例，对 UserController 的 /v1/users/{id} 接口进行测试。

@RestController
@RequestMapping("v1/users")
public class UserController {

    @GetMapping("/{id}")
    public User get(@PathVariable("id") String id) {
        return new User(1, "lyTongXue");
    }

    @Data
    @AllArgsConstructor
    public class User {
        private Integer id;
        private String name;
    }

}

// ...
import static org.hamcrest.Matchers.containsString;
import static org.springframework.test.web.servlet.request.MockMvcRequestBuilders.get;
import static org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers.content;
import static org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers.status;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class UserControllerTest {

    @Autowired
    private WebApplicationContext webApplicationContext;
    private MockMvc mockMvc;

    @Before
    public void setUp() {
        mockMvc = MockMvcBuilders.webAppContextSetup(webApplicationContext).build();
    }

    @Test
    public void getUser() {
        mockMvc.perform(get("/v1/users/1")
                .accept(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8))
                .andExpect(status().isOk())
           .andExpect(content().string(containsString("\"name\":\"lyTongXue\"")));
    }
  
}

方法描述

perform：执行一个 RequestBuilder 请求，返回一个 ResultActions 实例对象，可对请求结果进行期望与其它操作
get：声明发送一个 get 请求的方法，更多的请求类型可查阅→MockMvcRequestBuilders 文档
andExpect：添加 ResultMatcher 验证规则，验证请求结果是否正确，验证规则可查阅→MockMvcResultMatchers 文档
andDo：添加 ResultHandler 结果处理器，比如调试时打印结果到控制台，更多处理器可查阅→MockMvcResultHandlers 文档
andReturn：返回执行请求的结果，该结果是一个恩 MvcResult 实例对象→MvcResult 文档

Mock 数据

在单元测试中，Service 层的调用往往涉及到对数据库、中间件等外部依赖。而在单元测试 AIR 原则中，单元测试应该是可以重复执行的，不应受到外界环境的影响的。此时我们可以通过 Mock 一个实现来处理这种情况。

如果不需要对静态方法，私有方法等特殊进行验证测试，则仅仅使用 Spring boot 自带的 Mockito 即可完成相关的测试数据 Mock。若需要则可以使用 PowerMock，简单实用，结合 Spring 可以使用注解注入。

@MockBean

SpringBoot 在执行单元测试时，会将该注解的 Bean 替换掉 IOC 容器中原生 Bean。

例如下面代码中， ProjectService 中通过 ProjectMapper 的 selectById 方法进行数据库查询操作：

@Service
public class ProjectService {

    @Autowired
    private ProjectMapper mapper;

    public ProjectDO detail(String id) {
        return mapper.selectById(id);
    }

}

此时我们可以对 Mock 一个 ProjectMapper 对象替换掉 IOC 容器中原生的 Bean，来模拟数据库查询操作，如：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class ProjectServiceTest {
  
    @MockBean
    private ProjectMapper mapper;
    @Autowired
    private ProjectService service;

    @Test
    public void detail() {
        ProjectDemoDO model = new ProjectDemoDO();
        model.setId("1");
        model.setName("dubbo-demo");
        Mockito.when(mapper.selectById("1")).thenReturn(model);
        ProjectDemoDO entity = service.detail("1");
        assertThat(entity.getName(), containsString("dubbo-demo"));
    }

}

Mockito 常用方法

Mockito 更多的使用可查看→官方文档

mock() 对象

List list = mock(List.class);

verify() 验证互动行为

@Test
public void mockTest() {
    List list = mock(List.class);
  list.add(1);
  // 验证 add(1) 互动行为是否发生
  Mockito.verify(list).add(1);
}

when() 模拟期望结果

@Test
public void mockTest() {
  List list = mock(List.class);
  when(mock.get(0)).thenReturn("hello");
  assertThat(mock.get(0),is("hello"));
}

doThrow() 模拟抛出异常

@Test(expected = RuntimeException.class)
public void mockTest(){
  List list = mock(List.class);
  doThrow(new RuntimeException()).when(list).add(1);
  list.add(1);
}

@Mock 注解

在上面的测试中我们在每个测试方法里都 mock 了一个 List 对象，为了避免重复的 mock，使测试类更具有可读性，我们可以使用下面的注解方式来快速模拟对象：

// @RunWith(MockitoJUnitRunner.class) 
public class MockitoTest {
    @Mock
    private List list;

    public MockitoTest(){
        // 初始化 @Mock 注解
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
    }

    @Test
    public void shorthand(){
        list.add(1);
        verify(list).add(1);
    }
}

when() 参数匹配

@Test
public void mockTest(){
    Comparable comparable = mock(Comparable.class);
  //预设根据不同的参数返回不同的结果
  when(comparable.compareTo("Test")).thenReturn(1);
  when(comparable.compareTo("Omg")).thenReturn(2);
  assertThat(comparable.compareTo("Test"),is(1));
  assertThat(comparable.compareTo("Omg"),is(2));
  //对于没有预设的情况会返回默认值
   assertThat(list.get(1),is(999));
   assertThat(comparable.compareTo("Not stub"),is(0));
}

Answer 修改对未预设的调用返回默认期望

@Test
public void mockTest(){
  //mock对象使用Answer来对未预设的调用返回默认期望值
  List list = mock(List.class,new Answer() {
    @Override
    public Object answer(InvocationOnMock invocation) throws Throwable {
      return 999;
    }
  });
  //下面的get(1)没有预设，通常情况下会返回NULL，但是使用了Answer改变了默认期望值
  assertThat(list.get(1),is(999));
  //下面的size()没有预设，通常情况下会返回0，但是使用了Answer改变了默认期望值
  assertThat(list.size(),is(999));
}

spy() 监控真实对象

Mock 不是真实的对象，它只是创建了一个虚拟对象，并可以设置对象行为。而 Spy是一个真实的对象，但它可以设置对象行为。

@Test(expected = IndexOutOfBoundsException.class)
public void mockTest(){
  List list = new LinkedList();
  List spy = spy(list);
  //下面预设的spy.get(0)会报错，因为会调用真实对象的get(0)，所以会抛出越界异常
  when(spy.get(0)).thenReturn(3);
  //使用doReturn-when可以避免when-thenReturn调用真实对象api
  doReturn(999).when(spy).get(999);
  //预设size()期望值
  when(spy.size()).thenReturn(100);
  //调用真实对象的api
  spy.add(1);
  spy.add(2);
  assertThat(spy.size(),is(100));
  assertThat(spy.size(),is(1));
  assertThat(spy.size(),is(2));
  verify(spy).add(1);
  verify(spy).add(2);
  assertThat(spy.get(999),is(999));
}

reset() 重置 mock

@Test
public void reset_mock(){
  List list = mock(List.class);
  when(list.size()).thenReturn(10);
  list.add(1);
    assertThat(list.size(),is(10));
  //重置mock，清除所有的互动和预设
  reset(list);
  assertThat(list.size(),is(0));
}

times() 验证调用次数

@Test
public void verifying_number_of_invocations(){
  List list = mock(List.class);
  list.add(1);
  list.add(2);
  list.add(2);
  list.add(3);
  list.add(3);
  list.add(3);
  //验证是否被调用一次，等效于下面的times(1)
  verify(list).add(1);
  verify(list,times(1)).add(1);
  //验证是否被调用2次
  verify(list,times(2)).add(2);
  //验证是否被调用3次
  verify(list,times(3)).add(3);
  //验证是否从未被调用过
  verify(list,never()).add(4);
  //验证至少调用一次
  verify(list,atLeastOnce()).add(1);
  //验证至少调用2次
  verify(list,atLeast(2)).add(2);
  //验证至多调用3次
  verify(list,atMost(3)).add(3);
}

inOrder() 验证执行顺序

@Test
public void verification_in_order(){
  List list = mock(List.class);
  List list2 = mock(List.class);
  list.add(1);
  list2.add("hello");
  list.add(2);
  list2.add("world");
  //将需要排序的mock对象放入InOrder
  InOrder inOrder = inOrder(list,list2);
  //下面的代码不能颠倒顺序，验证执行顺序
  inOrder.verify(list).add(1);
  inOrder.verify(list2).add("hello");
  inOrder.verify(list).add(2);
  inOrder.verify(list2).add("world");
}

verifyZeroInteractions() 验证零互动行为

 @Test
 public void mockTest(){
   List list = mock(List.class);
   List list2 = mock(List.class);
   List list3 = mock(List.class);
   list.add(1);
   verify(list).add(1);
   verify(list,never()).add(2);
   //验证零互动行为
   verifyZeroInteractions(list2,list3);
 }

verifyNoMoreInteractions() 验证冗余互动行为

@Test(expected = NoInteractionsWanted.class)
public void mockTest(){
  List list = mock(List.class);
  list.add(1);
  list.add(2);
  verify(list,times(2)).add(anyInt());
  //检查是否有未被验证的互动行为，因为add(1)和add(2)都会被上面的anyInt()验证到，所以下面的代码会通过
  verifyNoMoreInteractions(list);

  List list2 = mock(List.class);
  list2.add(1);
  list2.add(2);
  verify(list2).add(1);
  //检查是否有未被验证的互动行为，因为add(2)没有被验证，所以下面的代码会失败抛出异常
  verifyNoMoreInteractions(list2);
}

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