扩展 JUnit 测试并行程序

*PiPa]3gw2pD0　　TDD（Test Driven Development）早已成为被广泛使用的敏捷实践。对于 Java 来说， JUnit 是备受开发人员喜爱的单元测试工具。它甚至还影响了其他语言的测试框架。这点，我们从繁多的 xUnit 框架就可以看出来。随着多核时代的到来，开发人员将需要进行越来越多的并行程序测试。得益于 JUnit 的可扩展性，我们可以使用 Annotation 让 JUnit 更好地支持并行测试。在本文中，我们将介绍一个对 JUnit 的扩展，从而使得我们可以方便的用并行的方式进行单元测试。

)YJPf,TGh3t0　　测试并行程序与以往有什么不同 ?

!? z-e-?&st6lGZ0　　随着多核的普及，并行程序的开发已经提上日程。相对串行程序而言，并行程序更有可能出错。一方面，并行程序的执行序列具有很强的随机性，线程交错执行的序列可能每次都不一样，而只要一个序列有问题，整个程序就是不正确的。另一方面，并行程序对大多数程序员来说，都是一个新的领域，经验相对较少，这是容易出错的另外一个因素。

K)g#S V,L:f4Ue0　　既然如此，我们就更需要仔细的测试我们的并行程序和组件了。目前已经有一些 JUnit 扩展可以创建多个线程，同时运行多个测试用例，从而加快测试用例集的执行速度，如 p-unit 。但对于测试并行程序和组件，这些功能并不能满足所有的需求。因为开发人员通常希望可以精确地控制多个线程之间的同步。51Testing软件测试网Nc6\3I!cX8Wx

　　与测试顺序程序相同，我们希望能在测试并行操作之前，首先准备一些测试数据。然后，启动多个线程测试执行不同的操作。最后，等待所有线程结束之后，检验结果的正确性。在第二阶段中，多个线程能以任意的次序交错执行。结果的正确性检查应与线程的执行测序无关。51Testing软件测试网-}9D ^jgn

　　标准 JUnit 只捕捉来自主线程的 Exception 。而其他线程中产生的 Exception 则会安静地被忽略掉，使得我们在子线程运行出错的情况下仍旧能得到“ Green Bar ”。这显然不是程序员喜欢的测试行为，我们希望测试结果能正确地反映所有线程的运行结果。51Testing软件测试网:i#wKK%A XPJs3i

Qy9@4jX#|0　　这种用于并行程序的测试模式会在测试并行程序时会不断的重复。如果开发人员每次都需要重复创建这些框架，不仅繁琐，而且容易引入错误。通过使用以下介绍的简单扩展，可以使并行程序的测试变得和顺序程序一样简单。这种扩展并不影响 JUnit 的其他特性以及各种 IDE 的 JUnit 插件的使用。

　　下载并使用扩展框架

　　首先，我们给出一个使用新扩展进行并行测试的例子。51Testing软件测试网1{MvpS,i8~@"t

Dpj,ur$f0例 1. 使用 JUnit 扩展进行并行测试51Testing软件测试网)[p4V
\o8U,A'I

/** 
 * @author Zhi Gan 
 * 
 */ 
 @RunWith(Parallelized.class) 
 @ParallelSetting(threadNumber = { 1, 2, 4, 8 }) 
 public class TestThreaded { 
  Set<String> strSet; 

  @Before 
  public void setUp() { 
   strSet = new LockFreeSet(); 
  } 

  @Test 
  public void doNothing() { 

  } 
 
    @InitFor("testThread") 
  public void putSomeData(int size){ 
   strSet.add("putSomeData"); 
  } 

    @Threadedpublic void testThread(int rank, int size) { 
   // every thread adds element to set 
   strSet.add("abcde" + rank); 
  } 

    @CheckFor("testThread") 
  public void checkResult(int size) { 
   assertEquals(size+1, strSet.size()); 
  } 

  public static void main(String[] args) { 
   for (int i = 0; i < 10; i++) 
    JUnitCore.runClasses(TestThreaded.class); 
  } 
 }

*I#|?chE6?0　　如果我们在 Eclipse 中运行测试，那么测试完毕之后的 JUnit 视图如下所示：51Testing软件测试网4k\9y5k9ZSM!dp

图 1. 并行测试的完成结果
Gj&S9GY6KD051Testing软件测试网BD,\$Dv+cC

WC#l)i/M0O7UHo0

　　接下来，我们模拟子线程在运行时抛出异常。

5b$zK(v$p0例 2. 子线程运行时异常

/** 
 * @author Zhi Gan 
 * 
 */ 
 @RunWith(Parallelized.class) 
 @ParallelSetting(threadNumber = { 1, 2, 4, 8 }) 
 public class TestThreaded { 
  Set<String> strSet; 

  @Before 
  public void setUp() { 
   strSet = new LockFreeSet(); 
  } 

  @Test 
  public void doNothing() { 

  } 
 
    @InitFor("testThread") 
  public void putSomeData(int size){ 
   strSet.add("putSomeData"); 
  } 

    @Threadedpublic void testThread(int rank, int size) { 
   // throw a runtime error in spawned thread 
   throw new RuntimeError(); 
  } 

    @CheckFor("testThread") 
  public void checkResult(int size) { 
   assertEquals(size+1, strSet.size()); 
  } 

  public static void main(String[] args) { 
   for (int i = 0; i < 10; i++) 
    JUnitCore.runClasses(TestThreaded.class); 
  } 
 }

　　如果我们在 Eclipse 中运行测试，那么测试完毕之后的 JUnit 视图如下所示：51Testing软件测试网e_lF4X

D0Gga [4d0图 2. 并行测试的完成结果51Testing软件测试网tZUeMt+K

　　从上图可以看出，我们的并行测试用例通过了测试，并且它们在使用不同线程运行时都能正常的工作。而串行的测试方法 (doNothing) 的执行结果则完全和之前一样工作正常。也就是说，串行和并行测试可以在一个测试类中同时出现。

Z!l2j'L:?a8|6f&f8| }n;n0　　Annotation 详细说明51Testing软件测试网.D\r?$i4z7k

表 1. 扩展的 annotation 说明

5z4YbdF/^0　　扩展 JUnit 的过程说明51Testing软件测试网I"~B+|Q&h!rT

　　归功于 JUnit 的灵活的内部架构，只要遵循 JUnit 的标准，我们就能够轻松的扩展 JUnit 的功能。而且遵循标准还意味着我们的扩展能无缝的利用社区对 JUnit 的广泛支持。例如，我们没有编写任何 Eclipse 插件，但是我们的测试结果能自然的在 Eclipse 中通过精心设计的 GUI 进行展现。

2N,r\ p5O'`N0　　言归正传，我们扩展 JUnit 的过程主要由以下过程组成：51Testing软件测试网 M!SrN{V7Z |A

　　1. 生成 Annotation 的定义，包括：@Threaded, @InitFor, @Check, @ParallelSetting

　　2. 生成 TestClassRunner 的子类 Parallelized 并在其中实现运行自定义测试的逻辑51Testing软件测试网 HE)[w_1\~.T}!`

　　3. 生成 TestMethodRunner 的子类供 Parallelized 类使用51Testing软件测试网$oKh5\J*Z`P-d

'G/tmn:H};u0　　在实现 ThreadedMethodRunner 时，我们最开始在类 ThreadedMethodRunner 使用了 Thread 类的 setDefaultUncaughtExceptionHandler 来捕获异常。然后将异常封装到主线程。而目前的版本则利用了 Executor 来运行多线程测试。由于 JDK 中的 Future 已经提供了类似的能力，所以我们不需要再关心异常的正确传递问题了。 JUnit 能准确的打印出并行测试中产生的异常信息，这也意味着我们可以使用 JUnit 提供的 Assert 功能了。

　　结论

　　随着多核平台逐渐成为主流，开发人员不可避免地需要开发和测试并行应用。本文通过使用 Annotation 扩展 JUnit，使其可以更方便地支持“准备数据——多线程运行——检查结果”三阶段的并行测试模式，减少开发人员手工创建线程和同步的繁琐工作。并且可以使 JUnit 支持从子线程中捕获测试错误，正确地在 Eclipse 等 IDE 中显示测试结果。51Testing软件测试网bf
Z oN2PI+fxI*}

作者信息：51Testing软件测试网JL_?T:E$H pB mtX

|3@~3D"c3o)B0甘 志 (ganzhi@cn.ibm.com), 高级软件工程师, IBM 中国软件开发中心51Testing软件测试网qt.pq-bgH
J
戴 晓君 (daixiaoj@cn.ibm.com), 软件工程师, IBM 中国软件开发中心51Testing软件测试网|q!I`_MM@
齐 尧 (qiyaoj@cn.ibm.com), 软件工程师, IBM 中国软件开发中心
)[G-Su;pc0罗 志达 (luozd@cn.ibm.com), 软件工程师, IBM 中国软件开发中心51Testing软件测试网)B(czc!r@ {7e\

P'B|s(Up"Jj0原文出处：

d9bT&v~7pDYV0http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-junit-ext/51Testing软件测试网a3Ewi;[

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