Android 单元测试和 UI 测试初步实践

发表于:2019-7-02 13:09  作者:Xu朝旭   来源:掘金

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  Android 测试简介
  对于大多数 Android 商业项目,基本都是处于高速迭代的开发阶段,这个阶段不仅仅是对项目的开发效率,也对项目的产品质量提出了更高的要求。
  通常大型项目都是通过黑盒测试等方式来提供质量相关的保障,但同时笔者认为也需要 Android 端的单元测试以及能自动在 Android 平台上运行的 UI 测试,这几种测试有以下几个优势:
  更早发现代码中存在的 bug 等问题,提前 fix bug;
  更好地设计:在进行项目重构的时候,保证重构的新代码能正确运行,这样就能在业务不断迭代的同时,更好地保障产品质量。
  Android 测试代码位置
  在 Android Studio 中新建新的项目时,它已自动为两种测试类型创建了对应的代码目录:
  单元测试用例:位于 module-name/src/test/java 目录下,只依赖 JVM 环境而不需要 Android 环境
  InstrumentTest 测试/ UI 测试用例:位于 module-name/src/androidTest/java 目录下,在 Android 环境下才能运行
  接下来,笔者将尝试为自己的项目(基于 MVP 架构开发)补充相应的单元测试用例和 UI 测试用例,来初步实践下如何在 Android 平台编写和运行相关的测试用例。
  Android 单元测试实践
  创建新用例
  如果需要编写一个新的本地单元测试用例,只需打开你想测试的 java 代码文件,然后点击类名 -- ??T(Windows:Ctrl+Shift+T)-- 选择要生成的方法 -- 选择 test 文件夹,对应于本地单元测试 -- 完成。
  增加依赖库
  需要 JUnit 和 Mockito 框架支持,所以在 build.gradle 中增加:
   testImplementation "junit:junit:4.12"
  testImplementation "org.mockito:mockito-core:2.7.1"
  编写测试代码
  一般来说,编写一段测试代码需要三个步骤:
  环境初始化
  执行操作
  验证结果正确性
  笔者主要测试的是 MVP 架构中 P 层的代码。在笔者的项目中,P 层是通过 Dagger2 机制,注入一个 DataManager,也就是数据获取源。同时也需要一个 V 层的代理,这样在 P 层通过数据源获取数据之后,就能将数据交给 V 层,由 V 层去展示。
  代码调用大致逻辑如下:
   mPresenter = new NewsPresenter(mDataManager);
  mPresenter.getNews();
  mPresenter.attach(mView);
  --> mView.showProgress(); // 在数据未加载完前加载进度条
  --> mView.showNews(news);
  --> mView.hideProgress(); // 在数据加载完后隐藏进度条
   对应着,实际编写 P 层的单元测试用例的时候,并不需要一个真实的数据源,只需要通过 Mockito 框架,mock 出一个测试用的 DataManager 和 V 层代理。
  对应着 Presenter 类,新创建的测试代码如下:
   /**
  * Created by Xu on 2019/04/05.
  *
  * @author Xu
  */
  public class NewsPresenterTest {
  @ClassRule
  public static final RxImmediateSchedulerRule schedulers = new RxImmediateSchedulerRule();
  @Mock
  private NewsContract.View view;
  @Mock
  protected DataManager mMockDataManager;
  private NewsPresenter newsPresenter;
  @Before
  public void setUp() {
  MockitoAnnotations.initMocks(this);
  newsPresenter = new NewsPresenter(mMockDataManager);
  newsPresenter.attach(view);
  }
  @Test
  public void getNewsAndLoadIntoView() {
  TencentNewsResultBean resultBean = new TencentNewsResultBean();
  resultBean.setData(new ArrayList<>());
  when(mMockDataManager.getNews()).thenReturn(Flowable.just(resultBean));
  newsPresenter.getNews();
  // 测试model是否有获取数据
  verify(mMockDataManager).getNews();
  // 测试view是否调用相应接口
  verify(view).showProgress();
  verify(view).showNews(anyList());
  verify(view).hideProgress();
  }
  @After
  public void tearDown() {
  newsPresenter.detach();
  }
  }
  在其中:
  在代码开头,声明了一个 @ClassRule;
  什么是 @ClassRule 呢?它跟 @Rule 注解几乎相同,可以在所有类方法开始前进行一些相关的初始化调用操作。使用这个注解,可以在执行测试用例的时候加入特有的操作,而不影响原有用例代码,有效减少耦合程度。
  这里主要是因为项目中使用了 RxJava2,而 RxJava 是需要 Android 环境支持的,如果直接运行 JUnit 测试用例会报错,所以在此处增加了一个 @ClassRule,具体可参考
  stackoverflow.com/questions/4…
   /**
  * Created by Xu on 2019/04/05.
  *
  * @author Xu
  */
  public class RxImmediateSchedulerRule implements TestRule {
  private Scheduler immediate = new Scheduler() {
  @Override
  public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
  // this prevents StackOverflowErrors when scheduling with a delay
  return super.scheduleDirect(run, 0, unit);
  }
  @Override
  public Worker createWorker() {
  return new ExecutorScheduler.ExecutorWorker(Runnable::run);
  }
  };
  @Override
  public Statement apply(final Statement base, Description description) {
  return new Statement() {
  @Override
  public void evaluate() throws Throwable {
  RxJavaPlugins.setInitIoSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
  RxJavaPlugins.setInitComputationSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
  RxJavaPlugins.setInitNewThreadSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
  RxJavaPlugins.setInitSingleSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
  RxAndroidPlugins.setInitMainThreadSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
  try {
  base.evaluate();
  } finally {
  RxJavaPlugins.reset();
  RxAndroidPlugins.reset();
  }
  }
  };
  }
  }
   采用 Mockito 框架 mock 一个测试用的 DataManager 和 V 层代理 NewsContract.View。所谓的 mock 就是创建一个类的虚假的对象,在测试环境中,用来替换掉真实的对象,以达到验证对象方法调用情况,或是指定这个对象的某些方法返回特定的值等;
  @Before 注解的方法会在执行测试用例之前执行,这里做一个初始化的操作,主要是 Mockito 框架的初始化及 presenter 的初始化;@After 注解的方法会在执行测试用例之后执行,这里做一个 presenter 的 detach() 操作,防止出现内存泄露等问题;
  @Test 注解的方法是实际执行的测试方法。这里根据之前的业务代码逻辑:
  环境初始化:由于 NewsPresenter 的业务逻辑中是需要 DataManager 返回一个 NewsResultBean 实例才能进行后续的操作,而 mock 的话只能返回一个空对象,所以在代码前两行笔者通过 Mockito 的 when() 方法,在程序调用 DataManager#getNews() 方法时返回一个空的 NewsResultBean 实例。
  执行操作:执行 P 层的 NewsPresenter#getNews()。在业务逻辑中,执行此方法之后,会先调用 DataManager#getNews(),然后将数据交给 V 层的代理。
  验证结果正确性:一般来说,我们要验证一个方法执行结果是否正确,最简单的方法的就是看执行完的方法输出是否与预期输出相一致。但在这里,NewsPresenter#getNews() 为一个 void 方法,没有返回值,那么该怎么验证呢?其实这个方法也是有输出的,输出就是:调用了 DataManager#getNews() 方法,获取到数据后调用 NewsContract.View#showNews(news) 显示数据。所以这里主要验证的是 DataManager#getNews() 和 NewsContract.View#showProgress(),NewsContract.View#showNews(news) 和 NewsContract.View#hideProgress() 这三个方法是否有被调用到,这里运用到 Mockito 的 verify() 方法。
  至此,一个 Android 的单元测试用例编写完成。通过 Android Studio 直接运行此单元测试用例,结果如下:
  需要明白一个点:单元测试它只是测试一个方法单元,它不是测试一整个 APP 的功能流程,即单元测试不会涉及到数据库或网络等复杂的外部环境。比如说这里我们只测试到 NewsPresenter#getNews() 方法,并没有测试 NewsFragment 的整个初始化到显示的过程是否正常,数据是否有误。(这样的测试往往称之为集成测试)
  Android UI 测试实践
  创建新用例
  如果要编写一个新的本地 UI 测试用例,只需打开你想测试的 java 代码文件,然后点击类名 -- ??T(Windows:Ctrl+Shift+T)-- 选择要生成的方法 -- 选择 androidTest 文件夹,对应于本地 UI 测试 -- 完成。
  增加依赖库
  需要 Espresso 框架支持,所以在 build.gradle 中增加(注意是 androidTestImplementation):
   androidTestImplementation "androidx.test:runner:1.1.0"
  androidTestImplementation "androidx.test:rules:1.1.0"
  androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-core:3.0.2"
  androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-contrib:3.0.2"
  androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-intents:3.0.2"
  androidTestImplementation "androidx.test.espresso.idling:idling-concurrent:3.0.2"
  androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-idling-resource:3.0.2"
  编写测试代码
  笔者主要测试的代码为 NewsDetailActivity,主要功能是加载 intent 传递过来的新闻标题和新闻原文地址,然后在 Toolbar 中显示新闻标题,在 Webview 中加载此新闻。
  对应着,实际编写测试代码的时候,可以构造一个测试用的 intent,在 intent 中加入需要的测试数据,然后启动这个 activity,检查数据是否正确即可。这里我们借助 Espresso 框架,它有三个重要的组成部分:ViewMatchers(根据视图 id 或其他属性匹配指定的 View),ViewActions(执行 View 的某些行为,例如点击事件),ViewAssertions(检查 View 的某些状态,例如指定 View 是否显示在屏幕上)。
  新创建的 UI 测试代码如下:
   /**
  * Created by Xu on 2019/04/09.
  */
  @RunWith(AndroidJUnit4.class)
  @LargeTest
  public class NewsDetailActivityTest {
  @Rule
  public ActivityTestRule<NewsDetailActivity> newsDetailActivityActivityTestRule =
  new ActivityTestRule<>(NewsDetailActivity.class, true, false);
  @Before
  public void setUp() {
  Intent intent = new Intent(InstrumentationRegistry.getInstrumentation().getTargetContext(), NewsDetailActivity.class);
  intent.putExtra(Constants.NEWS_URL, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_URL);
  intent.putExtra(Constants.NEWS_IMG, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_IMG);
  intent.putExtra(Constants.NEWS_TITLE, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE);
  newsDetailActivityActivityTestRule.launchActivity(intent);
  IdlingRegistry.getInstance().register(newsDetailActivityActivityTestRule.getActivity().getCountingIdlingResource());
  }
  @Test
  public void showNewsDetail() {
  onView(withId(R.id.toolbar)).check(matches(isDisplayed()));
  onView(withId(R.id.iv_news_detail_pic)).check(matches(isDisplayed()));
  onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(isDisplayed()));
  onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(withCollapsingToolbarLayoutText(is(TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE))));
  }
  @After
  public void tearDown() {
  IdlingRegistry.getInstance().unregister(newsDetailActivityActivityTestRule.getActivity().getCountingIdlingResource());
  }
  }
  在其中:
  在类声明的开头,添加了两个注解 @RunWith(AndroidJUnit4.class) 和 @LargeTest;
  @RunWith 注解可以改变 JUnit 测试用例的的默认执行类,由于这里是需要 Android 环境且使用到 Espresso 框架,所以 @RunWith 选择 AndroidJUnit4 类。@LargeTest 表示此测试用例会使用到外部文件系统或者网络,并且运行时间大于 1000 ms。
  声明了一个变量 newsDetailActivityActivityTestRule 并用 @Rule 注解,newsDetailActivityActivityTestRule 是 ActivityTestRule 的实例化对象。ActivityTestRule 主要用来测试单个 Activity,这个 Activity 将在 @Test 和 @Before 前启动。它其中包含一些基础功能,例如启动 Activity,获取当前 Activity 实例等;
  同样的,这里 @Before 注解的方法会在执行测试用例之前执行,这里构造一个测试用 intent,最后通过 newsDetailActivityActivityTestRule#launchActivity(intent) 方法启动待测试 Activity,并做一个 IdlingResource 的绑定;@After 注解的方法会在执行测试用例之后执行,这里做一个 IdlingResource 的解绑操作;
  什么是 IdlingResource 呢?
  通常来说,大多数 APP 在设计业务功能的过程中,会有很多的异步任务,例如使用 Rxjava 发起网络请求等,但是 Espresso 并不知道你的异步任务什么时候结束,如果单纯使用 Thread.sleep() 等待异步回调的结果又过于“硬核”,所以需要借助于 IdlingResource 这个类。
  它需要在业务代码中添加相关的逻辑。例如在 NewsDetailActivity 中,会接收到 intent 传递过来的新闻图片地址,然后使用 Glide 异步加载此图片,大致代码如下:
   public class NewsDetailActivity extends AppCompatActivity {
  @BindView(R.id.iv_news_detail_pic)
  private ImageView ivNewsDetailPic;
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.activity_news);
  // 省略部分代码逻辑
  // 开始发起异步操作,App开始进入忙碌状态
  EspressoIdlingResource.increment();
  // 开始加载图片
  Glide.with(context).asBitmap().load(imgUrl).into(new GlideDrawableImageViewTarget(mAvatar) {
  @Override
  public void onResourceReady(@NonNull Bitmap resource, @Nullable Transition<? super Bitmap> transition) {
  super.onResourceReady(resource, transition);
  // 异步操作结束,将App设置成空闲状态
  if (!EspressoIdlingResource.getIdlingResource().isIdleNow()) {
  EspressoIdlingResource.decrement();
  }
  }
  });
  }
  // 省略代码
  @VisibleForTesting
  public IdlingResource getCountingIdlingResource() {
  return EspressoIdlingResource.getIdlingResource();
  }
  }
  public class EspressoIdlingResource {
  private static final String RESOURCE = "GLOBAL";
  // Espresso 提供了一个实现好的 CountingIdlingResource 类
  // 如果没有特别需求的话,直接使用它即可
  private static CountingIdlingResource countingIdlingResource = new CountingIdlingResource(RESOURCE);
  public static void increment() {
  countingIdlingResource.increment();
  }
  public static void decrement() {
  countingIdlingResource.decrement();
  }
  public static IdlingResource getIdlingResource() {
  if (countingIdlingResource == null) {
  countingIdlingResource = new CountingIdlingResource(RESOURCE);
  }
  return countingIdlingResource;
  }
  }
  再加上我们在测试代码中声明的 IdlingRegistry.getInstance().register() 和 IdlingRegistry.getInstance().unregister() 方法,根据 APP 是否处于忙碌状态来判断异步任务是否完成,这样 Espresso 就能做到对异步任务进行相应的测试。
  @Test 注解的方法是实际执行的测试方法。这里根据之前的业务代码逻辑:
  环境初始化:模拟了测试的 intent 数据
  执行操作:加载 intent 传递过来的数据
  验证结果正确性:检查对应的 UI 样式是否正常显示测试数据,这里主要利用 Espresso 的 几个重要的 API:
  onView():获得视图 view,这里通过 withId() 方法搜索,即根据 id 来获取对应的 view
  check():检验视图 view,可以检查视图文本是否匹配或者视图是否显示等,主要依靠 match() 方法返回对应的匹配类,Espresso 也自带很多已封装好的 View Matchers 供使用
  以链式代码的形式编写验证测试结果的代码,例如 onView(withId(R.id.toolbar)).check(matches(isDisplayed())); 意思就是获取 id 为 R.id.toolbar 的 view,检查这个 view 是否正常显示。
  如果 Espresso 自带的 View Matchers 不能满足需求的话,我们也可以自定义一个 matcher,例如 onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(withCollapsingToolbarLayoutText(is(TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE)))); ,我们获取到的 view 是一个 CollapsingToolbarLayout,是一个特殊样式的 Toolbar,我们要检查其中的标题是否与测试数据相匹配,我们可以编写自定义的 Matcher:
   public static Matcher<View> withCollapsingToolbarLayoutText(Matcher<String> stringMatcher) {
  return new BoundedMatcher<View, CollapsingToolbarLayout>(CollapsingToolbarLayout.class) {
  @Override
  public void describeTo(Description description) {
  description.appendText("with CollapsingToolbarLayout title: ");
  stringMatcher.describeTo(description);
  }
  @Override
  protected boolean matchesSafely(CollapsingToolbarLayout collapsingToolbarLayout) {
  return stringMatcher.matches(collapsingToolbarLayout.getTitle());
  }
  };
  }
   这里传入一个 String 类型的匹配器(通过 is() 方法返回),返回一个 CollapsingToolbarLayout title 的 Matcher。
  至此,一个 Android 的 UI 测试用例编写完成。通过 Android Studio 直接运行此用例,结果如下:
  总结
  本文主要从测试的两个不同粒度:单元测试和 UI 测试入手,综合参考 Google Sample 项目中的测试代码,做一个初步实践,分析编写并运行相关的测试用例。
  笔者认为编写 Android 的测试用例的大致流程如下:
  确定需要编写的测试用例粒度;
  分析针对需要测试的页面,提取出较为重要且简短的业务代码逻辑;
  根据这些逻辑,通过三步走(初始化--执行--验证)方法来设计测试用例,这里的业务逻辑不仅仅是指业务需求,还包括其他需要维护的业务或公共代码逻辑;
  在做单元测试时,个人认为测试的业务逻辑不需要跨很多页面,在当前页面执行即可,以免增加单元测试用例的维护成本;
  单元测试用例并不能直接提升代码质量,但能够在进行项目重构的时候,保证重构的新代码能正确运行,降低风险。
  
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