單元測試的藝術-入門篇
前記：前段時間團隊在推行單元測試，對於分配的測試任務也很快的完成，但覺得自己對單元測試的理解也不夠透徹，所以就買了《單元測試的藝術》這本書來尋找一些我想要的答案。這本書並不是手把手教你寫單元測試代碼的，而是教你一些思想，循序漸進，最終達到能夠寫出可靠的、可維護的、可讀的測試。本篇文章是入門篇，主要是講解單元測試的概念、與集成測試的區別以及如何使用框架進行最基礎的單元測試等。
一、單元測試的基礎
1.1、什麽是單元測試
單元測試是一段自動化的代碼，這段代碼調用被測試的工作單元，之後對這個單元的單個最終結果的某些假設進行檢驗。單元測試幾乎都是用單元測試框架編寫的。單元測試容易編寫，能快速運行。單元測試可靠、可讀、並且可維護
特征：
- 自動化、可重復執行；
- 很容易實現；
- 第二天還有意義；
- 任何人都應該能一鍵運行它；
- 運行速度應該很快；
- 結果應該是穩定的；
- 能完全控制被測試的單元；
- 完全隔離（獨立於其他測試的運行）；
1.2、什麽是集成測試
集成測試是對一個工作單元進行的測試，這個測試對被測試的工作單元沒有完全的控制，並使用該單元的一個或多個真實依賴物，例如時間，網絡、數據庫、線程或隨機數產生器等。
1.3、單元測試與集成測試的區別在哪裏？
單元測試與集成測試最大的區別在於：集成測試依賴於一個或多個真實的模塊，當運行集成測試時，出現失敗的情況後你並不能立即判斷是哪裏出了問題，因此找到缺陷的根源會比較困難
二、TDD（測試驅動開發）
2.1、傳統的開發流程
[虛線代表是一個可選的行為]
2.2、TDD的開發流程
[這是一個螺旋式的過程]
由上面的兩個圖中可以看出TDD與傳統開發模式的區別：先編寫一個會失敗的測試，然後創建產品代碼，並確保這個測試通過，接下來是重構代碼或者創建另一個會失敗的測試。
三、開始使用框架進行基礎的單元測試
3.1、單元測試框架的作用
單元測試框架是幫助開發人員進行單元測試的代碼庫和模塊。
3.2、NUnit
NUnit 是一套開源的基於.NET平臺的類Xunit白盒測試架構，支持所有的.NET平臺。這套架構的特點是開源，使用方便，功能齊全。很適合作為.NET語言開發的產品模塊的白盒測試框架。
起初是從流行的Java單元測試框架JUnit直接移植過來的，之後NUnit在設計和可用性上做了極大地改進，和JUnit有了很大的區別，給日新月異的測試框架生態系統註入了新的活力。
如何在VS安裝並運行呢？用Nuget是最方便的一種形式了，如下圖：
3.3、編寫第一個單元測試
（1）假定我們要測試下面這段代碼：
public class LogAnalyzer { public bool IsValidLogFileName(string fileName) { if (fileName.EndsWith(".SLF")) { return false; } return true; } }
這個方法是用來檢查文件擴展名的，以此判斷是否是一個有效的文件。在上面的程序中，故意在if條件語句中少了一個‘！’號，這樣，我們可以看到測試失敗時在測試運行期間會顯示什麽內容。
（2）新建一個類庫項目，名稱最好為[ProjectUnderTest].UnitTests；並添加一個類，類型為[ClassName]Tests的類；在類中就可以寫測試方法，一般測試方法是這樣子來命名的：[UnitOfWorkName]_[ScenarioUnderTest]_[ExceptedBehavior]。
（3）我們需要明確的是如何編寫測試代碼，一般來說，一個單元測試包含三個行為：
① 準備（Arrange）對象，創建對象，進行必要的設置；
② 操作（Act）對象；
③ 斷言（Assert）某件事情是預期的；
（4）根據以上步驟，編寫第一個單元測試方法
[TestFixture] public class LogAnalyzerTests { [Test] public void IsValidFileName_BadExtension_ReturnsFalse() { LogAnalyzer analyzer = new LogAnalyzer(); bool result = analyzer.IsValidLogFileName("filewithbadextension.foo"); Assert.AreEqual(false, result); } }
其中，屬性[TestFixture]：標識這個類是一個包含自動化NUnit測試的類和[Test]：標識這個方法是一個需要調用的自動化測試是NUnit的特有屬性，NUnit用屬性機制來識別和加載測試。
3.4、運行過程與結果
從上圖可以看出，測試方法並沒有通過，我們期望（Expected）的結果是False，而實際（Actual）的結果卻是True。並且還幫你指出了行號。
四、更多NUnit屬性的介紹
4.1、參數化測試
NUnit有個很酷的功能，叫做參數化測試。可以從現有的測試中任意選擇一個，進行一下修改：
（1）把屬性[Test]替換成屬性[TestCase]
（2）把測試中用到的硬編碼的值替換成這個測試方法的參數
（3）把替換掉的值放在屬性的括號中[TestCase(param1,param2,...)]
[TestCase("filewithbadextension.SLF")] [TestCase("filewithbadextension.slf")] public void IsValidLogFileName_ValidExtensions_ReturnsTrue(string file) { LogAnalyzer analyzer=new LogAnalyzer(); bool result = analyzer.IsValidLogFileName(file); Assert.True(result); }
需要註意的是：這個時候你需要用一個比較通用的名字重新命令這個測試方法。
當然，[TestCase("")]不僅僅只可以寫一個參數，也可以寫N個參數。
[TestCase("filewithbadextension.SLF",true)] [TestCase("filewithbadextension.slf",true)] public void IsValidLogFileName_ValidExtensions_ReturnsTrue(string file,bool excepted) { LogAnalyzer analyzer = new LogAnalyzer(); bool result = analyzer.IsValidLogFileName(file); Assert.AreEqual(excepted,result); }
4.2、[Setup]與[TearDown]
進行單元測試時，很重要的一點是保證之前測試的遺留數據或者實例得到銷毀，新測試的狀態是重建的。幸好，NUnit有一些特別的屬性，可以很方便地控制測試前後的設置和清理狀態工作，就是[SetUp]和[TearDown]動作屬性。
[SetUp] NUnit每次在運行測試類裏的任何一個測試時都會先運行這個方法
[TearDown] 這個屬性標識一個方法應該在測試類裏的每個測試運行之後執行。
private LogAnalyzer _logAnalyzer = null; [SetUp] public void Setup() { _logAnalyzer=new LogAnalyzer(); } [Test] public void IsValidFileName_validFileLowerCased_ReturnsTrue() { bool result = _logAnalyzer.IsValidLogFileName("hello.slf"); Assert.IsTrue(result,"filename should be valid!"); } [Test] public void IsValidFileName_validFileUpperCased_ReturnsTrue() { bool result = _logAnalyzer.IsValidLogFileName("hello.SLF"); Assert.IsTrue(result, "filename should be valid!"); } [TearDown] public void TearDown() { _logAnalyzer = null; }
雖然SetUp與TearDown用起來很方便，但是不建議使用，因為這種方式隨著代碼的增加，後面測試方法很快就變得難以閱讀了，最好是采用工廠方法來初始化被測試的實例。
4.3、檢驗預期的異常
我們現在修改一下要測試的代碼，在輸入為Null或者Empty的時候，就跑出一個異常。
public class LogAnalyzer { public bool IsValidLogFileName(string fileName) {
if(string.IsNullOrEmpty(fileName))
{
throw new ArgumentException("filename has to be provided");
}
if (fileName.EndsWith(".SLF")) { return false; } return true; }
測試代碼如下：
[Test] [ExpectedException(typeof (ArgumentException), ExceptedMessage = "fileName has to be provided")] public void IsValidFileName_EmptyFileName_ThrowsException() { MakeLogAnalyzer().IsValidLogFileName(string.Empty); } private LogAnalyzer MakeLogAnalyzer() { return new LogAnalyzer(); }
註意：以上的代碼雖然是正確的，但是在NUint3.0中已經棄用了，原因是采用這種方法，你可能不知道哪一行代碼拋出的這個異常，如果你的構造函數有問題，也拋出這個異常，那你所寫的測試也會通過，但事實上是錯誤的。NUint提供了一個新的API，Assert.Catch<T>(delegate)。以下是使用Assert.Catch編寫的測試代碼：
[Test] public void IsValidFileName_EmptyFileName_ThrowsException() { var ex = Assert.Catch<ArgumentException>(() => { MakeLogAnalyzer().IsValidLogFileName(""); }); StringAssert.Contains("fileName has to be provided",ex.Message); } private LogAnalyzer MakeLogAnalyzer() { return new LogAnalyzer(); }
4.4、忽略測試
有時候代碼有問題，但是你又需要把代碼簽入到主代碼中（這種情況應該是少中極少，因為這是一種錯誤的方式）。可以采用[Ignore]屬性。示例如下：
[Test] [Ignore("it has some problems")] public void IsValidFileName_validFileUpperCased_ReturnsTrue() { bool result = MakeLogAnalyzer().IsValidLogFileName("hello.SLF"); Assert.IsTrue(result, "filename should be valid!"); }
結果如下：
4.5、設置測試的類型
可以把測試按指定的測試類別運行，例如：慢測試和快測試。使用[Category]屬性可以實現這個功能。
[Test] [Category("Fast Tests")] public void IsValidFileName_ValidFile_ReturnTrue() { Assert.IsTrue(MakeLogAnalyzer().IsValidLogFileName("xxx.SLF")); }
4.6、測試系統狀態的改變而非返回值
上面所有測試示例，都是有根據被測試方法的返回值來進行測試，但一個工程裏面不可能每個方法都是有返回值的，有的是需要判斷系統狀態的改變的，稱為基於狀態的測試。
定義：通過檢查被測試系統及其協作方（依賴物）在被測試方法執行後行為的改變，判定被測試方法是否正確工作。
//被測試代碼
public class LogAnalyzer { public bool WasLastFileNameValid { get; set; } public bool IsValidLogFileName(string fileName) { WasLastFileNameValid = false; if (string.IsNullOrEmpty(fileName)) { throw new ArgumentException("fileName has to be provided"); } if (!fileName.EndsWith(".SLF")) { return false; } WasLastFileNameValid = true; return true; } }
測試代碼：
[TestCase("filewithbadextension.SLF", true)] [TestCase("filewithbadextension.slf", true)] public void IsValidLogFileName_ValidExtensions_ReturnsTrue(string file, bool excepted) { LogAnalyzer analyzer = MakeLogAnalyzer(); analyzer.IsValidLogFileName(file); Assert.AreEqual(excepted, analyzer.WasLastFileNameValid); } private LogAnalyzer MakeLogAnalyzer() { return new LogAnalyzer(); }
五、總結
- 創建測試類、項目和方法的管理；
- 測試命名要有規範；
- 使用工廠方法重用測試中的代碼，例如用來創建和初始化所有測試都要用到的對象代碼；
- 盡量不要使用[SetUp]和[TearDown]，因為它們使測試變得難以理解。
單元測試的藝術-入門篇