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Spock in Java 慢慢爱上写单元测试

发表于:2022-9-27 10:04

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 作者:Richard_Yi    来源:稀土掘金

  前言
  最近小组里面引进了Spock这个测试框架,本人在实际使用了之后,体验非常不错,本篇文章一是为了巩固输入的知识,二是为了向大家推广一下。
  在了解学习Spock测试框架之前,我们应该先关注单元测试本身,了解我们常见的单测痛点,这样才能更好地去了解Spock这个测试框架是什么,我们为什么要使用它,能解决我们什么痛点。
  现在让我们开始吧。
  关于单元测试
  我们写代码免不了要测试,测试有很多种,对于Javaer们来说,最初级的测试是写个main函数运行一个函数结果,或者说把系统启起来自己模拟一下请求,看输入输出是否符合预期,更高级地,会用各种测试套件,测试系统。每个测试都有它的关注点,比如测试功能是否正确,系统性能瓶颈等等。
  那我们常说的单元测试呢?
  单元测试(英语:Unit Testing)又称为模块测试,是针对程序模块(软件设计的最小单位)来进行正确性检验的测试工作。程序单元是应用的最小可测试部件。在过程化编程中,一个单元就是单个程序、函数、过程等;对于面向对象编程,最小单元就是方法,包括基类(超类)、抽象类、或者派生类(子类)中的方法。
  -- 摘自维基百科
  以上是维基百科的说明。
  单元测试当然不是必须之物,没了单测你的程序经过QA团队的端到端测试和集成测试之后,也能保证正确性。但是从另外的角度来看,单元测试也是必须之物。比如持续部署的前提之一就是有单元测试的保障,还有在重构代码的时候,没有单元测试你会寸步难行。
  1.1 单元测试的好处
  单元测试的好处包括但不限于:
  ·提升软件质量
  优质的单元测试可以保障开发质量和程序的鲁棒性。越早发现的缺陷,其修复的成本越低。
  · 促进代码优化
  单元测试的编写者和维护者都是开发工程师,在这个过程当中开发人员会不断去审视自己的代码,从而(潜意识)去优化自己的代码。
  · 提升研发效率
  编写单元测试,表面上是占用了项目研发时间,但是在后续的联调、集成、回归测试阶段,单测覆盖率高的代码缺陷少、问题已修复,有助于提升整体的研发效率。
  · 增加重构自信
  代码的重构一般会涉及较为底层的改动,比如修改底层的数据结构等,上层服务经常会受到影响;在有单元测试的保障下,我们对重构出来的代码会多一份底气。
  1.2 单元测试的基本原则
  宏观上,单元测试要符合 AIR 原则:
  A: Automatic(自动化)
  I: Independent(独立性)
  R: Repeatable(可重复)
  微观上,单元测试代码层面要符合 BCDE 原则:
  B: Border,边界性测试,包括循环边界、特殊取值、特殊时间点、数据顺序等
  C: Correct,正确的输入,并且得到预期的结果**
  D: Design,与设计文档相符合,来编写单元测试
  E: Error,单元测试的目的是为了证明程序有错,而不是证明程序无错。为了发现代码中潜藏的错误,我们需要在编写测试用例时有一些强制的错误输入(如非法数据、异常流程、非业务允许输入等)来得到预期的错误结果。
  1.3 单元测试的常见场景
  开发前写单元测试,通过测试描述需求,由测试驱动开发。(如果不熟悉TDD的同学可以去google一下)
  在开发过程中及时得到反馈,提前发现问题。
  应用于自动化构建或持续集成流程,对每次代码修改做回归测试。(CI/CD 质量保障)
  作为重构的基础,验证重构是否可靠。
  1.4 单元测试的常见痛点
  下列痛点是日常开发中可能会遇到的,
  测试上下文依赖外部服务(如数据库服务)
  测试上下文存在代码依赖(如框架等)
  单元测试难以维护和理解(语义不清)
  对于多场景不同输入输出的函数,单元测试代码量会很多
  ...
  对上面几点稍微做下解释。
  首先,测试代码的代码量绝对不会比业务代码少(假设有覆盖率指标,且不作弊),有时候一个函数,输入和输出会有多种情况,想要完全覆盖,代码量只会更多。较多的代码量,加上单测代码并不想业务代码那样直观(靠写注释的方式,看的乱,写的累),还有一部分编码人员对代码可读性不重视,最终就会导致单元测试的代码难以阅读,更难以维护。同时,大部分单元测试的框架都对代码有很强的侵入性,要想理解单元测试,首先得学习一下那个单元测试框架。从这个角度来看,维护的难度又增加了。
  再说说,单元测试存在外部依赖的情况,也就是第一、二点,想要写一个纯粹的无依赖的单元测试往往很困难,比如依赖了数据库,依赖了其他模块,所以很多人在写单元测试时选择依赖一部分资源,比如在本机启动一个数据库。这类所谓的“单元测试”往往很流行,但是对于多人合作的项目,这类测试却经常容易造成混乱。 比如说要在本地读个文件,或者连接某个数据库,其他修改代码的人(或者持续集成系统中)并没有这些东西,所以测试也都没法通过。最后大部分这类测试代码的下场都是用不了、也舍不得删,只好被注释掉,扔在那里。随着开源项目逐渐发展,对外部资源的依赖问题开始可以通过一些测试辅助工具解决,比如使用内存型数据库H2代替连接实际的测试数据库,不过能替代的资源类型始终有限。
  而实际工作过程中,还有一类难以处理的依赖问题:代码依赖。比如一个对象的方法中调用了其它对象的方法,其它对象又调用了更多对象,最后形成了一个无比巨大的调用树。后来出现了一些mock框架,比如java的JMockit、EasyMock,或者Mockito。利用这类框架可以相对比较轻松的通过mock方式去做假设和验证,相对于之前的方式有了质的飞跃。
  但是,在这里需要强调一个观点,写单元测试的难易程度跟代码的质量关系最大,并且是决定性的。项目里无论用了哪个测试框架都不能解决代码本身难以测试的问题。
  简单来说,有时候你觉得你的代码很难写单元测试,说明代码写的不是很好,需要去关注代码的逻辑抽象设计是否合理,一步步去重构你的代码,让你的代码变得容易测试。但这些又属于代码重构方面的知识了,涉及到很多的设计原则。推荐阅读《重构-改善既有代码的设计》《修改代码的艺术》 《敏捷软件开发:原则、模式与实践》这几本著作。
  1.5 心态的转变
  很多开发人员对待单元测试,存在心态上的障碍:
  · 那是测试同学干的事情。(开发人员要做好单元测试
  · 单元测试代码是多余的。 (汽车的整体功能与各单元部件的测试正常与否是强相关
  · 单元测试代码不需要维护。 一年半载后,那么几乎处于废弃状态(单元测试代码是需要随着项目开发一直维护的
  · 单元测试与线上故障没有辩证关系。(好的单元测试能最大限度规避线上故障
  关于Spock
  Spock能给你提供整个测试生命周期中可能需要的所有测试工具。它带有内置的模拟打桩,以及专门为集成测试创建的一些额外的测试注释。同时,由于Spock是较新的测试框架,因此它有时间观察现有框架的常见缺陷,并加以解决或提供更优雅的解决方法。
  · Spock是Java和Groovy应用程序的测试和规范框架
  · 测试代码使用基于groovy语言扩展而成的规范说明语言(specification language)
  · 通过junit runner调用测试,兼容绝大部分junit的运行场景(ide,构建工具,持续集成等)
  Groovy
  · 以“扩展JAVA”为目的而设计的JVM语言
  · JAVA开发者友好
  · 可以使用java语法与API
  · 语法精简,表达性强
  · 典型应用:jenkins, elasticsearch, gradle
  specification language
  specification 来源于近期流行起来写的BDD(Behavior-driven development 行为驱动测试)。在TDD的基础上,通过测试来表达代码的行为。通过某种规范说明语言去描述程序“应该”做什么,再通过一个测试框架读取这些描述、并验证应用程序是否符合预期。把需求转化成Given/When/Then的三段式,所以你看到测试框架有这种Given/When/Then三段式语法的,一般来说背后都是BDD思想,比如上图中的Cucumber和JBehave。
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