一、 覆蓋率定義

作為一個測試人員，保證產品的軟體質量是其工作首要目標，為了這個目標，測試人員常常會通過很多手段或工具來加以保證，覆蓋率就是其中一環比較重要的環節。

我們通常會將測試覆蓋率分為兩個部分，即“需求覆蓋率”和“程式碼覆蓋率”。

需求覆蓋：指的是測試人員對需求的瞭解程度，根據需求的可測試性來拆分成各個子需求點，來編寫相應的測試用例，最終建立一個需求和用例的對映關係，以用例的測試結果來驗證需求的實現，可以理解為黑盒覆蓋。

程式碼覆蓋：為了更加全面的覆蓋，我們可能還需要理解被測程式的邏輯，需要考慮到每個函式的輸入與輸出，邏輯分支程式碼的執行情況，這個時候我們的測試執行情況就以程式碼覆蓋率來衡量，可以理解為白盒覆蓋。

以上兩者完全可以相輔相成，用程式碼覆蓋結果反向的檢查需求覆蓋(用例)的測試是否充分完整。

如果做覆蓋率測試？我們可以藉助一些網上流行的各種覆蓋率工具，本章主要介紹JaCoCo這個工具。

二、JAVA覆蓋率工具介紹

市場上java主要程式碼覆蓋率工具：EMMA、JaCoCo

總結一下個人對JaCoCo優勢的理解：

（1）JaCoCo支援分支覆蓋、引入了Agent模式。

（2）EMMA官網已經不維護了，JaCoCo是其團隊開發的，可以理解為一個升級版。

（3）JaCoCo社群比較活躍，官網也在不斷的維護更新。

我們前期使用的EMMA，也做了全量、差異覆蓋率，和精準耦合也結合在了一起，但後來考慮到JaCoCo的優勢，也就全部切換了過來。

2.1 JaCoCo簡述

JaCoCo是一個開源的覆蓋率工具(官網地址：http://www.eclemma.org/JaCoCo/)，它針對的開發語言是java，其使用方法很靈活，可以嵌入到Ant、Maven中；可以作為Eclipse外掛，可以使用其JavaAgent技術監控Java程式等等。

很多第三方的工具提供了對JaCoCo的整合，如sonar、Jenkins等。
JaCoCo包含了多種尺度的覆蓋率計數器,包含指令級覆蓋(Instructions,C0coverage)，分支（Branches,C1coverage）、圈複雜度(CyclomaticComplexity)、行覆蓋(Lines)、方法覆蓋(non-abstract methods)、類覆蓋(classes)，後面會一一介紹。

我們先看看其覆蓋率結果展現如下圖1-1所示，方便讀者先有一個大概的瞭解。

圖1-1 覆蓋率報告結果部分截圖

標示綠色的為行覆蓋充分，標紅色的為未覆蓋的行，黃色菱形的為分支部分覆蓋，綠色菱形為分支完全覆蓋。

通過這個報告的結果就可以知道程式碼真實的執行情況，便於我們分析評估結果。

2.2 JaCoCo基本概念

行覆蓋率：度量被測程式的每行程式碼是否被執行，判斷標準行中是否至少有一個指令被執行。

類覆蓋率：度量計算class類檔案是否被執行。

分支覆蓋率：度量if和switch語句的分支覆蓋情況，計算一個方法裡面的

總分支數，確定執行和不執行的 分支數量。

方法覆蓋率：度量被測程式的方法執行情況，是否執行取決於方法中是否有至少一個指令被執行。

指令覆蓋：計數單元是單個java二進位制程式碼指令，指令覆蓋率提供了程式碼是否被執行的資訊，度量完全 獨立原始碼格式。

圈複雜度：在（線性）組合中，計算在一個方法裡面所有可能路徑的最小數目，缺失的複雜度同樣表示測 試案例沒有完全覆蓋到這個模組。

2.3 JaCoCo 原理

1. 注入方式介紹

這個圖包含了幾種不同的收集覆蓋率資訊的方法，每種方法的實現方法都不一樣，帶顏色的部分是JaCoCo比較有特色的地方。

上面各個名次含義（帶顏色的為JaCoCo支援）：

上表JaCoCo支援的部分，再詳細的解釋下：

（1）JaCoCo在Byte Code時使用的ASM技術修改位元組碼方法，可以修改Jar檔案、class檔案位元組碼檔案。

（2）JaCoCo同時支援on-the-fly和offline的兩種插樁模式。

• On-the-fly插樁：

JVM中通過-javaagent引數指定特定的jar檔案啟動Instrumentation的代理程式，代理程式在通過Class Loader裝載一個class前判斷是否轉換修改class檔案，將統計程式碼插入class，測試覆蓋率分析可以在JVM執行測試程式碼的過程中完成。

• Offline模式：

在測試前先對檔案進行插樁，然後生成插過樁的class或jar包，測試插過樁 的class和jar包後，會生成動態覆蓋資訊到檔案，最後統一對覆蓋資訊進行處理，並生成報告。

• On-the-fly和offline比較：

On-the-fly模式更方便簡單進行程式碼覆蓋分析，無需提前進行位元組碼插樁，無需考慮classpath 的設定。

存在如下情況不適合on-the-fly，需要採用offline提前對位元組碼插樁：

（1）執行環境不支援java agent。

（2）部署環境不允許設定JVM引數。

（3）位元組碼需要被轉換成其他的虛擬機器如Android Dalvik VM。

（4）動態修改位元組碼過程中和其他agent衝突。

（5）無法自定義使用者載入類。

2. JaCoCo執行最小的java版本

最小需要Java1.5

3. 位元組碼處理方式

JaCoCo通過注入來修改和生成java位元組碼，使用的是ASM庫。

4. java方法控制流分析

JaCoCo是如何在位元組碼注入的？

我們帶著疑問來看下面的內容：

先舉個例項，有個java方法：

編譯後轉換成位元組碼後，內容如下：

我們知道JaCoCo是位元組碼注入方式，它是通過一個Probe探針的方式來注入的，具體如下：

探針是位元組指令集插入到java方法中，程式執行後可以被記錄，它不會改變原有程式碼的行為。

我們看看探針前後插入比較：

顏色的部分就是探針注入的地方。

JaCoCo是根據控制流Type來採用不同的探針插入策略的。

一個用java位元組碼定義的java方法的控制流圖可能有以下的type，每一個type連線一個源指令與目標指令,type不同探針的注入策略也會不同，如下是type定義：

探針不改變該方法的行為，但記錄他們已被執行的事實，從理論上講，可以在控制流圖的每一個邊插入一個探針，作為探針實現本身需要多個位元組碼指令，這將增加幾倍的類檔案的大小和執行速度。

事實上，只需要一個幾個探頭，根據每個方法的控制流的方法，下面說明了如何在不同的邊緣型別的情況下新增額外的指令：

一個instrumented class可以用以下程式碼檢索其探針陣列例項：

JaCoCo是用一個布林陣列來實現探針，每個探針對應於該陣列中的項。當以下四個位元組碼指令觸發時探針進行輸入設定為true：

JaCoCo對行探針是這樣處理的，新增兩行指令之間的一個額外的探針時，後續行至少包含一個方法呼叫。

以上是JaCoCo插樁原理，如果想深入瞭解，可以去看看它的原始碼實現。

三、JaCoCo使用方式

使用方式有很多，這裡貼出了相應的參考連結，根據專案的不同可以靈活供有需要的讀者去學習。

3.1 Apache Ant方式

主要有以下幾種，具體使用就不介紹了，應用寶是用的這種方式，後續有介紹。

Task coverage、Task agent、Task dump、Task merge、Task report、Task instrument

3.2 命令列方式

使用方式說明：

主要放在JAVA_OPTS中，比如：

由AgentOptions的getVMArgument方法載入，各引數入AgentOptions的對應引數，為後續操作做為輸入。

下面是官網的所有引數說明：

系統在jvm停止的時候會dump覆蓋率資訊。

關鍵的核心程式碼在這裡，Agent.java在有一段程式碼

Runtime.getRuntime().addShutdownHook這個方法的意思就是在jvm中增加一個關閉的鉤子，當jvm關閉的時候，會執行系統中已經設定的所有通過方法addShutdownHook新增的鉤子，當系統執行完這些鉤子後，jvm才會關閉。所以這些鉤子可以在jvm關閉的時候進行記憶體清理、物件銷燬等操作。

也就是在JVM關閉的時候呼叫agent.shutdown()，也就是寫覆蓋率資料。

這種方式適合Maven的專案。

下面簡單說下呼叫方式原理：

就拿官方的Offline Example來說吧，其內容如下：

注意藍色的部分，上面的配置主要做了以下幾個事情：

（1）專案已jar包方式打包，引入junit和jacoco。

（2）Build時執行instrument、report、check。

（3）覆蓋率生成到target/jacoco.exec

我們看看他是怎麼觸發呼叫的。

在jacoco原始碼中：jacoco-maven-plugin\target\classes\META-INF\maven\org.jacoco\jacoco-maven-plugin目錄下有個plugin-help.xml檔案，它裡面標明瞭具體的呼叫方式。

截出instrument這段，關鍵地方就是下面藍色部分。

官網上關於引數的說明：

給出一個整理後的表格：

再給一個jacoco的maven部分的程式碼目錄：

到這裡，大家應該清楚其呼叫的方式了吧。

###3.4 Eclipse EclDmma Plugin方式

具體步驟如下：

（1）在Eclipse選單中選擇Help → Install New Software...

（3）核對版本，點選Next。

（4）根據嚮導完成安裝。

（5）使用就不說了。

###3.5 與Jekins整合
（1）先要在jenkins上安裝JaCoCo的外掛，安裝完成之後在job的配置項中可以增加這個選項(如圖1-2)：

圖1-2

（2）選擇後出現(圖1-3)：

圖1-3

第一個錄入框是你的覆蓋率檔案（exec），第二個是class檔案目錄，第三個是原始碼檔案目錄。

（3）配置好了之後進行構建，構建完成之後job首頁就會出現覆蓋率的趨勢圖(圖1-4)，滑鼠點選趨勢圖可以看到覆蓋率詳情（圖1-5） ，包括具體覆蓋率資料和原始碼的覆蓋率情況：

圖1-4 趨勢圖 圖1-5 覆蓋率詳情

JaCoCo原理篇就介紹到這裡了，後續還有專案實踐篇和踩坑篇，實踐篇主要介紹下JaCoCo在實際業務中的使用情況，踩坑篇裡面包含了幾個當時遇到的比較棘手的問題的解決思路,有興趣的童鞋請關注。

本章完~