当前位置： 首页 > news >正文

Java 单元测试指南

news 来源：原创 2024/9/19 16:09:33

本文不仅介绍了单元测试的规范，还结合实际开发案例，演示了如何编写单元测试。我们使用了 JUnit、H2、Surefire 等常用的单元测试工具。如果你希望深入了解这些工具，可以查阅相关资料。本文基于企业内部实际应用的工作流程，通过教程指导你编写符合规范的单元测试，从而提升代码质量和项目的可靠性。

单元测试的规范

下面是从 Alibaba Java 开发手册 中总结出来的单元测试规范：

  1. AIR 原则

    好的单元测试必须遵守 AIR 原则：

    • Automatic（自动化）：单元测试应全自动执行，不需要手动干预。
    • Independent（独立性）：每个测试用例都是独立的，不依赖其他测试的结果。
    • Repeatable（可重复）：测试结果应始终如一，无论在什么环境下运行。

  2. 测试粒度要小
    单元测试的粒度要足够小，通常测试到类或方法级别，这样可以精确定位问题。跨类或系统的交互逻辑应该在集成测试中处理。

  3. 核心代码必须测试
    对于关键的业务逻辑和模块，必须编写单元测试，确保其代码在新增或修改后通过所有相关测试。

  4. 单元测试代码位置
    单元测试代码应放在 src/test/java 目录下，而不是和业务代码混在一起，以便源码编译时可以跳过这些测试代码。

  5. 代码覆盖率要求
    单元测试的覆盖率应达到 70% 以上，对于核心模块，语句覆盖率和分支覆盖率应达到 100%。

  6. BCDE 原则
    编写测试时应遵循 BCDE 原则：

    • Border（边界）：测试边界情况，如循环边界、特殊值等。
    • Correct（正确）：测试正确的输入和期望的输出。
    • Design（设计）：根据设计文档编写测试，确保实现与设计一致。
    • Error（错误）：测试错误输入或异常情况，确保系统能够正确处理。

  7. 数据库操作的测试
    不要假设数据库中存在特定数据，测试时要通过代码准备测试数据。手动插入的数据可能导致测试不可靠。

  8. 数据库测试的清理机制
    数据库相关的测试应设定自动回滚机制，避免测试数据污染数据库，或者使用有特殊前缀的标识来区分测试数据。

  9. 代码可测试性
    对于难以测试的代码，考虑进行重构，使代码更容易进行单元测试，避免为了测试而写出不规范的代码。

  10. 确定测试范围
    在设计评审阶段，开发人员应与测试人员一起确定单元测试的覆盖范围，确保所有重要的用例都被覆盖。

  11. 单元测试应在项目发布前完成
    单元测试作为质量保障的手段，应在项目提测前完成，而不是项目发布后再补充。

  12. 编写可测代码
    为了便于测试，业务代码中应避免构造方法过于复杂、全局变量过多、外部依赖过多、条件语句过多等问题。条件语句可以通过重构来简化。

  13. 认识单元测试的重要性
    单元测试不是测试人员的职责，而是开发人员的责任。单元测试代码也是需要维护的，好的单元测试可以有效减少线上故障的发生。

通过以上总结，你可以更好地理解和应用单元测试的规范，从而编写出高质量的、可维护的测试代码，确保项目的稳定性和可靠性。特别是单元测试往往会与 CI/CD 结合，例如每次在 Githu 申请 PR 后，都会通过 Github Action 执行单元测试，确保合并代码的质量。

单元测试实践

目录结构

下面是目录结构，在 test 文件夹中编写单元测试代码，每个单元测试以 Test 结尾。你会发现单元测试文件和代码文件一一对应。

demo-ut
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── cn
│   │   │       └── tangrl
│   │   │           └── ut
│   │   │               ├── UtApplication.java
│   │   │               ├── controller
│   │   │               │   └── UserController.java
│   │   │               ├── model
│   │   │               │   └── User.java
│   │   │               ├── repository
│   │   │               │   └── UserRepository.java
│   │   │               └── service
│   │   │                   └── UserService.java
│   │   └── resources
│   │       └── application.properties
│   └── test
│       ├── java
│       │   └── cn
│       │       └── tangrl
│       │           └── ut
│       │               ├── controller
│       │               │   └── UserControllerTest.java
│       │               ├── model
│       │               │   └── UserTest.java
│       │               ├── repository
│       │               │   └── UserRepositoryTest.java
│       │               └── service
│       │                   └── UserServiceTest.java
│       └── resources
├── pom.xml

代码实现

下面是 pom.xml 文件的内容。

我们使用的是 SpringBoot 3.1.12 和 JDK 21。我们使用 MySQL 作为数据库，使用 Spring JPA 作为 ORM。

在 maven 编译的 test 阶段，会使用 h2 内存数据库来代替 MySQL。

在 maven 编译的 build 阶段，会使用 maven-surefire-plugin 来控制单元测试的执行并在 target 文件夹中生成报告。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><!-- 模型版本 --><modelVersion>4.0.0</modelVersion><!-- 父项目配置，继承 Spring Boot 的父项目 --><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.12</version><relativePath/> <!-- 从仓库中查找父项目 --></parent><!-- 项目基础信息 --><groupId>cn.tangrl</groupId> <!-- 项目的组 ID --><artifactId>ut</artifactId> <!-- 项目的 artifact ID --><version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <!-- 项目的版本号 --><packaging>jar</packaging> <!-- 打包类型 --><name>demo-ut</name> <!-- 项目名称 --><description>demo-ut</description> <!-- 项目描述 --><!-- 项目属性配置 --><properties><java.version>21</java.version> <!-- 指定使用的 Java 版本 --></properties><!-- 项目依赖配置 --><dependencies><!-- Spring Boot Starter Web: 提供构建 Web 应用所需的基本依赖 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!-- Spring Boot Starter Validation: 提供 Bean Validation 支持 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId></dependency><!-- Spring Boot Starter Data JPA: 提供 JPA 持久化支持 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId></dependency><!-- MySQL Connector: MySQL 数据库驱动 --><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>8.0.33</version></dependency><!-- H2 Database: 测试时使用的内存数据库 --><dependency><groupId>com.h2database</groupId><artifactId>h2</artifactId><scope>test</scope></dependency><!-- Spring Boot Starter Test: 包含 JUnit 5 和 Mockito，提供测试支持 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope><!-- 排除 JUnit 4 的支持 (Vintage 引擎) --><exclusions><exclusion><groupId>org.junit.vintage</groupId><artifactId>junit-vintage-engine</artifactId></exclusion></exclusions></dependency><!-- Lombok: 用于减少样板代码 --><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><optional>true</optional></dependency></dependencies><!-- 构建配置 --><build><plugins><!-- Spring Boot Maven 插件: 提供 Spring Boot 应用打包支持 --><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin><!-- Maven Surefire 插件: 用于运行单元测试 --><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId><version>3.3.1</version></plugin></plugins></build>
</project>

下面是 application.properties 的内容，用于配置 MySQL 和 JPA。如果想要运行代码，不仅仅是跑测试的话，需要创建对应的 test_db 数据库。如果仅仅跑测试的话，不需要使用的 MySQL，在测试的使用使用 H2 内存数据库。

# MySQL 数据库连接配置
# 数据库连接 URL，指向本地的 MySQL 数据库 'test_db'
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test_db
# 数据库用户名
spring.datasource.username=root
# 数据库密码
spring.datasource.password=root
# MySQL 数据库驱动类
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver# JPA 相关配置
# 自动更新数据库模式，选择 'update' 会在应用启动时自动更新数据库结构
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update
# 是否在控制台显示 SQL 语句，'true' 表示显示执行的 SQL 语句
spring.jpa.show-sql=true
  1. 创建实体类 User

实现一个自定义函数，为字段添加相应的限制。

@Entity
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@Table(name = "users")
public class User {@Id@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)private Long id;@NotBlank(message = "Name is mandatory")private String name;@Email(message = "Email should be valid")private String email;// 简单的业务逻辑：验证电子邮件格式public boolean isValidEmail() {return this.email != null && this.email.matches("^[A-Za-z0-9+_.-]+@(.+)$");}
}
  1. 创建 Repository 接口 UserRepository

实现一个自定义的数据库操作方法。

public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {// 自定义查询方法：根据用户名查找用户@Query("SELECT u FROM User u WHERE u.name = :name")List<User> findByName(@Param("name") String name);
}
  1. 创建 Service 层 UserService

实现一个 service 方法，供 controller 接口使用。

@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;// 根据姓名查找用户public List<User> findUsersByName(String name) {return userRepository.findByName(name);}}
  1. 创建 Controller 层 UserController

实现一个根据姓名查找用户的接口。

@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;// 根据姓名查找用户@GetMapping("/name/{name}")public List<User> getUsersByName(@PathVariable String name) {return userService.findUsersByName(name);}
}

编写单元测试

下面着重介绍如何实现每个代码文件的单元测试。

  1. 测试 User 实体类

因为我们实现的实体类，包括自定义方法和相关限制，所以需要对其进行相关的测试。否则一般简单的实体类不需要测试。

下面代码通过 JUnit 5 对 User 类的邮箱格式验证和名称字段进行了单元测试，验证了在不同情况下（如有效或无效邮箱、空白或非空名称）类的方法是否表现正确。这些测试确保了 User 类在处理用户输入时的核心逻辑是可靠的。

public class UserTest {@Testvoid testValidEmail() {// 测试有效的邮箱地址User user = new User(null, "John Doe", "john.doe@example.com");assertTrue(user.isValidEmail(), "Email should be valid");}@Testvoid testInvalidEmail() {// 测试无效的邮箱地址User user = new User(null, "John Doe", "john.doeexample.com");assertFalse(user.isValidEmail(), "Email should be invalid");}@Testvoid testBlankName() {// 测试空白名称的情况User user = new User(null, "", "john.doe@example.com");assertTrue(user.getName().isEmpty(), "Name should be empty");}@Testvoid testNotBlankName() {// 测试非空名称的情况User user = new User(null, "John Doe", "john.doe@example.com");assertFalse(user.getName().isEmpty(), "Name should not be empty");}
}
  1. 测试 UserRepository

因为我们在 repository 中实现了自定义的数据库操作方法，所以需要对其进行测试。否则，repository 不需要进行测试。

下面代码是 UserRepository 的单元测试，使用 JPA 测试环境在内存数据库（H2）中验证 findByName 方法的功能。通过设置动态数据库配置，代码首先保存了两个用户对象，然后分别查找名为 “John Doe” 和 “Jane Doe” 的用户，并验证返回的用户列表是否正确。这种测试确保了 UserRepository 在处理数据库查询时的正确性和一致性。

@DataJpaTest  // 使用此注解，进行 JPA 相关的测试，优先加载 h2 内存数据库
public class UserRepositoryTest {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;  // 注入 UserRepository 进行测试@DynamicPropertySource  // 动态设置测试环境下的数据库相关属性，设置使用 h2 内存数据库private static void setProperties(DynamicPropertyRegistry registry) {registry.add("spring.datasource.driver-class-name", () -> "org.h2.Driver");registry.add("spring.datasource.url",() -> "jdbc:h2:mem:testdb;MODE=MySQL;DB_CLOSE_DELAY=-1;DATABASE_TO_LOWER=true");registry.add("spring.datasource.username", () -> "sa");registry.add("spring.datasource.password", () -> "");registry.add("spring.jpa.hibernate.ddl-auto", () -> "create-drop");registry.add("spring.jpa.properties.hibernate.dialect",() -> "org.hibernate.dialect.H2Dialect");}@Testvoid testFindByName() {// Arrange - 设置测试数据User user1 = new User(null, "John Doe", "john.doe@example.com");User user2 = new User(null, "Jane Doe", "jane.doe@example.com");userRepository.save(user1);userRepository.save(user2);// Act - 执行查询操作List<User> johns = userRepository.findByName("John Doe");List<User> janes = userRepository.findByName("Jane Doe");// Assert - 验证查询结果assertEquals(1, johns.size(), "Should find one John Doe");assertEquals("John Doe", johns.get(0).getName());assertEquals(1, janes.size(), "Should find one Jane Doe");assertEquals("Jane Doe", janes.get(0).getName());}
}
  1. 测试 UserService

service 中的方法是必须要测试的。

下面代码是 UserService 类的单元测试，使用了 Mockito 来模拟 UserRepository 的依赖。测试中首先设置了模拟的行为，让 userRepository.findByName("John Doe") 返回一个包含 John Doe 用户的列表。然后调用 UserService 的 findUsersByName 方法，并验证返回的用户列表是否正确，确保返回的用户数量和名称符合预期。此外，测试还验证了 findByName 方法在 UserRepository 中是否被正确调用了一次。通过这种方式，测试确保了 UserService 的逻辑在没有真实数据库依赖的情况下也能被验证。

public class UserServiceTest {@InjectMocksprivate UserService userService;  // 注入 UserService 实例用于测试@Mockprivate UserRepository userRepository;  // 模拟 UserRepository 依赖@BeforeEachvoid setUp() {MockitoAnnotations.openMocks(this);  // 初始化 Mockito 注解}@Testvoid testFindUsersByName() {// Arrange - 设置测试数据和模拟行为User user = new User(1L, "John Doe", "john.doe@example.com");when(userRepository.findByName("John Doe")).thenReturn(List.of(user));// Act - 调用被测试的方法List<User> users = userService.findUsersByName("John Doe");// Assert - 验证结果和方法调用次数assertEquals(1, users.size(), "Should return one user");assertEquals("John Doe", users.get(0).getName());verify(userRepository, times(1)).findByName("John Doe");}
}
  1. 测试 UserController

controller 中的接口也是必须要测试的。

下述代码是对 UserController 类的单元测试，使用了 Spring 的 @WebMvcTest 注解来测试 Web 层的行为。通过 MockMvc 模拟 HTTP 请求，并使用 @MockBean 来模拟 UserService 的依赖。测试中设置了模拟行为，使得当请求 UserService.findUsersByName("John Doe") 时返回一个包含 “John Doe” 的用户列表。然后，通过 MockMvc 模拟发送 GET 请求到 /api/users/name/John Doe，并验证返回的状态码为 200 OK，同时检查响应的 JSON 数据中是否正确包含用户的名称和邮箱地址。这种测试方式确保了 UserController 在处理 HTTP 请求时的行为正确性。

@WebMvcTest(UserController.class)  // 仅加载与 UserController 相关的 Web 层组件进行测试
public class UserControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;  // 注入 MockMvc 用于模拟 HTTP 请求@MockBeanprivate UserService userService;  // 模拟 UserService 依赖@Testvoid testGetUsersByName() throws Exception {// Arrange - 设置测试数据和模拟行为User user = new User(1L, "John Doe", "john.doe@example.com");when(userService.findUsersByName("John Doe")).thenReturn(List.of(user));// Act & Assert - 模拟 GET 请求并验证响应mockMvc.perform(get("/api/users/name/John Doe")).andExpect(status().isOk())  // 期望状态码为 200 OK.andExpect(jsonPath("$[0].name").value("John Doe"))  // 验证 JSON 响应中的 name 字段.andExpect(jsonPath("$[0].email").value("john.doe@example.com"));  // 验证 JSON 响应中的 email 字段}
}

运行单元测试

运行单元测试的方法有下面几种：

  1. 通过 IDE 运行：右键点击测试类或方法，然后选择 “Run” 或 “Debug” 选项来执行测试。IDE 通常会提供一个测试结果窗口，显示测试通过、失败或被忽略的详细信息。
  2. 通过构建工具运行：例如 mvn test。
  3. 在 CI/CD 环境中自动运行：在持续集成/持续交付（CI/CD）管道中，测试通常会在每次代码提交后自动运行。CI/CD 工具（如 Jenkins、GitLab CI、Travis CI）会在构建过程中执行测试，并根据测试结果决定是否继续后续步骤。

代码仓库

https://github.com/rongliangtang/Spring-Boot-Demo/tree/main/demo-ut

相关文章：

  • 北京网站建设多少钱？
  • 辽宁网页制作哪家好_网站建设
  • 高端品牌网站建设_汉中网站制作
  • Nginx IP 哈希负载均衡配置：实现请求智能分发
  • WebForms DataList 控件深入解析
  • Vulnhub靶场 | DC系列 - DC7
  • Vue3安装Element Plus
  • 怎样通过bs4找出程序中 标签＜div class=“List2“＞中所有的＜li＞的内容？
  • 【计算机网络】计算机网络的性能指标
  • 5.3二叉树——二叉树链式结构实现
  • 数学基础 -- 线性代数之矩阵的逆
  • 行为模式7.解释器模式------DSL语言
  • 软件设计原则之接口隔离原则
  • 10、ollama启动LLama_Factory微调大模型（llama.cpp）
  • 网闸与防火墙的区别
  • Python中排序算法之冒泡排序
  • k8s单master多node环境搭建-k8s版本低于1.24，容器运行时为docker
  • deque容器---C++
  • 【跃迁之路】【699天】程序员高效学习方法论探索系列（实验阶段456-2019.1.19）...
  • 230. Kth Smallest Element in a BST
  • Angular 响应式表单之下拉框
  • angular2开源库收集
  • exif信息对照
  • JavaScript新鲜事·第5期
  • js
  • mongodb--安装和初步使用教程
  • PHP面试之三：MySQL数据库
  • Twitter赢在开放，三年创造奇迹
  • 发布国内首个无服务器容器服务，运维效率从未如此高效
  • 给初学者：JavaScript 中数组操作注意点
  • 基于 Babel 的 npm 包最小化设置
  • 简单基于spring的redis配置(单机和集群模式)
  • 力扣(LeetCode)56
  • 你真的知道 == 和 equals 的区别吗？
  • 普通函数和构造函数的区别
  • 前端相关框架总和
  • 提醒我喝水chrome插件开发指南
  • 通过几道题目学习二叉搜索树
  • 我看到的前端
  • 用mpvue开发微信小程序
  • ​【数据结构与算法】冒泡排序：简单易懂的排序算法解析
  • （HAL）STM32F103C6T8——软件模拟I2C驱动0.96寸OLED屏幕
  • （ZT）出版业改革：该死的死，该生的生
  • （函数）颠倒字符串顺序（C语言）
  • （介绍与使用）物联网NodeMCUESP8266（ESP-12F）连接新版onenet mqtt协议实现上传数据（温湿度）和下发指令（控制LED灯）
  • （学习日记）2024.03.12：UCOSIII第十四节：时基列表
  • （一）Thymeleaf用法——Thymeleaf简介
  • （幽默漫画）有个程序员老公，是怎样的体验？
  • .【机器学习】隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）
  • .NET CORE使用Redis分布式锁续命(续期)问题
  • .Net MVC + EF搭建学生管理系统
  • .NET 给NuGet包添加Readme
  • .NET面试题解析(11)-SQL语言基础及数据库基本原理
  • .NET企业级应用架构设计系列之开场白
  • .Net实现SCrypt Hash加密
  • /var/log/cvslog 太大
  • @component注解的分类
  • @德人合科技——天锐绿盾 | 图纸加密软件有哪些功能呢?