代码提升篇-单元测试Mockito详解

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龙哥手记 发表于 2022/10/24 20:21:29 2022/10/24
【摘要】 《代码提升 第十篇》

什么是 Mock 测试

Mock通常是指，在测试一个对象A时，我们构造一些假的对象来模拟与A之间的交互，而这些Mock对象的行为是我们事先设定且符合预期。通过这些Mock对象来测试A在正常逻辑，异常逻辑或压力情况下工作是否正常；

Mock 测试就是在测试过程中，对于某些不容易构造（如 HttpServletRequest 必须在Servlet 容器中才能构造出来）或者不容易获取比较复杂的对象（如 JDBC 中的ResultSet 对象），用一个虚拟的对象（Mock 对象）来创建以便测试的测试方法。Mock 最大的功能是帮你把单元测试的耦合分解开，如果你的代码对另一个类或者接口有依赖，它能够帮你模拟这些依赖，并帮你验证所调用的依赖的行为。

先来看看下面这个示例：

从上图可以看出如果我们要对A进行测试，那么就要先把整个依赖树构建出来，也就是BCDE的实例。

一种替代方案就是使用mocks

从图中可以清晰的看出, mock对象就是在调试期间用来作为真实对象的替代品。

mock测试就是在测试过程中，对那些不容易构建的对象用一个虚拟对象来代替测试的方法就叫mock测试。

Mock 适用在什么场景

在使用Mock的过程中，发现Mock是有一些通用性的，对于一些应用场景，是非常适合使用Mock的

  • 真实对象具有不可确定的行为(产生不可预测的结果，如股票的行情)
  • 真实对象很难被创建(比如具体的web容器)
  • 真实对象的某些行为很难触发(比如网络错误)
  • 真实情况令程序的运行速度很慢
  • 真实对象有用户界面
  • 测试需要询问真实对象它是如何被调用的(比如测试可能需要验证某个回调函数是否被调用了)
  • 真实对象实际上并不存在(当需要和其他开发小组，或者新的硬件系统打交道的时候，这是一个普遍的问题)

当然，也有一些不得不Mock的场景：

  • 一些比较难构造的Object：这类Object通常有很多依赖，在单元测试中构造出这样类通常花费的成本太大。
  • 执行操作的时间较长Object：有一些Object的操作费时，而被测对象依赖于这一个操作的执行结果，例如大文件写操作，数据的更新等等，出于测试的需求，通常将这类操作进行Mock。
  • 异常逻辑：一些异常的逻辑往往在正常测试中是很难触发的，通过Mock可以人为的控制触发异常逻辑。

在一些压力测试的场景下，也不得不使用Mock，例如在分布式系统测试中，通常需要测试一些单点（如namenode，jobtracker）在压力场景下的工作是否正常。而通常测试集群在正常逻辑下无法提供足够的压力（主要原因是受限于机器数量），这时候就需要应用Mock去满足；

Mockito

Mockito是最流行的Java mock框架之一

官方资料

  • Mockito 官方网站

https://site.mockito.org/

  • PowerMockito Github

https://github.com/powermock/powermock/

Maven包引入

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>pdai.tech</groupId>
    <artifactId>java-mockito</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.mockito/mockito-core -->
        <dependency>
            <groupId>org.mockito</groupId>
            <artifactId>mockito-core</artifactId>
            <version>3.7.7</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

测试:Hello World

本例子主要用来测试DemoService类，但是DemoService又依赖于DemoDao，这时候我们便可以mock出DemoDao的返回预期值，从而测试DemoService类

待测试类DemoService

package tech.pdai.mockito.service;

import tech.pdai.mockito.dao.DemoDao;

public class DemoService {

    private DemoDao demoDao;

    public DemoService(DemoDao demoDao) {
        this.demoDao = demoDao;
    }

    public int getDemoStatus(){
        return demoDao.getDemoStatus();
    }
}

依赖DemoDao

package tech.pdai.mockito.dao;

import java.util.Random;

public class DemoDao {

    public int getDemoStatus(){
        return new Random().nextInt();
    }
}

测试类

package tech.pdai.mockito;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.mockito.Mockito;
import tech.pdai.mockito.dao.DemoDao;
import tech.pdai.mockito.service.DemoService;

/**
 * Hello World Test.
 */
public class HelloWorldTest {

    @Test
    public void helloWorldTest() {
        // mock DemoDao instance
        DemoDao mockDemoDao = Mockito.mock(DemoDao.class);

        // 使用 mockito 对 getDemoStatus 方法打桩
        Mockito.when(mockDemoDao.getDemoStatus()).thenReturn(1);

        // 调用 mock 对象的 getDemoStatus 方法，结果永远是 1
        Assert.assertEquals(1, mockDemoDao.getDemoStatus());

        // mock DemoService
        DemoService mockDemoService = new DemoService(mockDemoDao);
        Assert.assertEquals(1, mockDemoService.getDemoStatus() );
    }
}

执行结果

测试:使用mock方法

包含两块测试：一个是类测试，一个接口测试，具体如下

package tech.pdai.mockito;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

import java.util.List;
import java.util.Random;

import static org.mockito.Mockito.mock;
import static org.mockito.Mockito.when;

/**
 * Mock Class Test.
 */
public class MockClassTest {

    @Test
    public void mockClassTest() {
        Random mockRandom = mock(Random.class);

        // 默认值: mock 对象的方法的返回值默认都是返回类型的默认值
        System.out.println(mockRandom.nextBoolean()); // false
        System.out.println(mockRandom.nextInt()); // 0
        System.out.println(mockRandom.nextDouble()); // 0.0

        // mock: 指定调用 nextInt 方法时，永远返回 100
        when(mockRandom.nextInt()).thenReturn(100);
        Assert.assertEquals(100, mockRandom.nextInt());
        Assert.assertEquals(100, mockRandom.nextInt());
    }

    @Test
    public void mockInterfaceTest() {
        List mockList = mock(List.class);

        // 接口的默认值：和类方法一致，都是默认返回值
        Assert.assertEquals(0, mockList.size());
        Assert.assertEquals(null, mockList.get(0));

        // 注意：调用 mock 对象的写方法，是没有效果的
        mockList.add("a");
        Assert.assertEquals(0, mockList.size());      // 没有指定 size() 方法返回值，这里结果是默认值
        Assert.assertEquals(null, mockList.get(0));   // 没有指定 get(0) 返回值，这里结果是默认值

        // mock值测试
        when(mockList.get(0)).thenReturn("a");          // 指定 get(0)时返回 a
        Assert.assertEquals(0, mockList.size());        // 没有指定 size() 方法返回值，这里结果是默认值
        Assert.assertEquals("a", mockList.get(0));      // 因为上面指定了 get(0) 返回 a，所以这里会返回 a
        Assert.assertEquals(null, mockList.get(1));     // 没有指定 get(1) 返回值，这里结果是默认值
    }
}

执行结果

测试:适用@Mock注解

@Mock 注解可以理解为对 mock 方法的一个替代

使用该注解时，要使用MockitoAnnotations.initMocks 方法，让注解生效, 比如放在@Before方法中初始化

比较优雅优雅的写法是用MockitoJUnitRunner，它可以自动执行MockitoAnnotations.initMocks 方法

package tech.pdai.mockito;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.junit.MockitoJUnitRunner;

import java.util.Random;

import static org.mockito.Mockito.when;

/**
 * Mock Annotation
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MockAnnotationTest {

    @Mock
    private Random random;

    @Test
    public void test() {
        when(random.nextInt()).thenReturn(100);
        Assert.assertEquals(100, random.nextInt());
    }
}

测试:参数匹配

如果参数匹配既申明了精确匹配，也声明了模糊匹配；又或者同一个值的精确匹配出现了两次，使用时会匹配符合匹配条件的最新声明的匹配

package tech.pdai.mockito;


import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.junit.MockitoJUnitRunner;

import java.util.List;

import static org.mockito.ArgumentMatchers.anyInt;
import static org.mockito.Mockito.when;


/**
 * Mock Parameter Test.
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class ParameterTest {

    @Mock
    private List<String> testList;

    @Test
    public void test01() {

        // 精确匹配 0
        when(testList.get(0)).thenReturn("a");
        Assert.assertEquals("a", testList.get(0));

        // 精确匹配 0
        when(testList.get(0)).thenReturn("b");
        Assert.assertEquals("b", testList.get(0));

        // 模糊匹配
        when(testList.get(anyInt())).thenReturn("c");
        Assert.assertEquals("c", testList.get(0));
        Assert.assertEquals("c", testList.get(1));

    }
}

anyInt 只是用来匹配参数的工具之一，目前 mockito 有多种匹配函数，部分如下

函数名 匹配类型
any() 所有对象类型
anyInt() 基本类型 int、非 null 的 Integer 类型
anyChar() 基本类型 char、非 null 的 Character 类型
anyShort() 基本类型 short、非 null 的 Short 类型
anyBoolean() 基本类型 boolean、非 null 的 Boolean 类型
anyDouble() 基本类型 double、非 null 的 Double 类型
anyFloat() 基本类型 float、非 null 的 Float 类型
anyLong() 基本类型 long、非 null 的 Long 类型
anyByte() 基本类型 byte、非 null 的 Byte 类型
anyString() String 类型(不能是 null)
anyList() List<T> 类型(不能是 null)
anyMap() Map<K, V>类型(不能是 null)
anyCollection() Collection<T>类型(不能是 null)
anySet() Set<T>类型(不能是 null)
any(Class<T> type) type类型的对象(不能是 null)
isNull() null
notNull() 非 null
isNotNull() 非 null

测试:Mock异常

Mockito 使用 thenThrow 让方法抛出异常

如下代码中，包含两个例子：一个是单个异常，一个是多个异常

package tech.pdai.mockito;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

import java.util.Random;

import static org.mockito.Mockito.mock;
import static org.mockito.Mockito.when;

/**
 * Exception Test.
 */
public class ThrowTest {

    /**
     * 例子1： thenThrow 用来让函数调用抛出异常.
     */
    @Test
    public void throwTest1() {

        Random mockRandom = mock(Random.class);
        when(mockRandom.nextInt()).thenThrow(new RuntimeException("异常"));

        try {
            mockRandom.nextInt();
            Assert.fail();  // 上面会抛出异常，所以不会走到这里
        } catch (Exception ex) {
            Assert.assertTrue(ex instanceof RuntimeException);
            Assert.assertEquals("异常", ex.getMessage());
        }
    }

    /**
     * thenThrow 中可以指定多个异常。在调用时异常依次出现。若调用次数超过异常的数量，再次调用时抛出最后一个异常。
     */
    @Test
    public void throwTest2() {

        Random mockRandom = mock(Random.class);
        when(mockRandom.nextInt()).thenThrow(new RuntimeException("异常1"), new RuntimeException("异常2"));

        try {
            mockRandom.nextInt();
            Assert.fail();
        } catch (Exception ex) {
            Assert.assertTrue(ex instanceof RuntimeException);
            Assert.assertEquals("异常1", ex.getMessage());
        }

        try {
            mockRandom.nextInt();
            Assert.fail();
        } catch (Exception ex) {
            Assert.assertTrue(ex instanceof RuntimeException);
            Assert.assertEquals("异常2", ex.getMessage());
        }
    }
}

执行结果

对应返回类型是 void 的函数，thenThrow 是无效的，要使用 doThrow

package tech.pdai.mockito;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.MockitoAnnotations;
import org.mockito.junit.MockitoJUnitRunner;

import static org.mockito.Mockito.doThrow;

/**
 * Do Throw for void return.
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class DoThrowTest {

    static class ExampleService {

        public void hello() {
            System.out.println("Hello");
        }

    }

    @Mock
    private ExampleService exampleService;

    @Test
    public void test() {

        // 这种写法可以达到效果
        doThrow(new RuntimeException("异常")).when(exampleService).hello();

        try {
            exampleService.hello();
            Assert.fail();
        } catch (RuntimeException ex) {
            Assert.assertEquals("异常", ex.getMessage());
        }

    }
}

此外还有，可以查看官方文档

  • doAnswer(Answer)
  • doNothing()
  • doCallRealMethod()

测试:spy 和 @Spy 注解

spy 和 mock不同，不同点是

  • spy 的参数是对象示例，mock 的参数是 class。
  • 被 spy 的对象，调用其方法时默认会走真实方法。mock 对象不会。

下面是一个对比

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import static org.mockito.Mockito.*;


class ExampleService {

    int add(int a, int b) {
        return a+b;
    }

}

public class MockitoDemo {

    // 测试 spy
    @Test
    public void test_spy() {

        ExampleService spyExampleService = spy(new ExampleService());

        // 默认会走真实方法
        Assert.assertEquals(3, spyExampleService.add(1, 2));

        // 打桩后，不会走了
        when(spyExampleService.add(1, 2)).thenReturn(10);
        Assert.assertEquals(10, spyExampleService.add(1, 2));

        // 但是参数比匹配的调用，依然走真实方法
        Assert.assertEquals(3, spyExampleService.add(2, 1));

    }

    // 测试 mock
    @Test
    public void test_mock() {

        ExampleService mockExampleService = mock(ExampleService.class);

        // 默认返回结果是返回类型int的默认值
        Assert.assertEquals(0, mockExampleService.add(1, 2));

    }

}

spy 对应注解 @Spy，和 @Mock 是一样用的

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.mockito.MockitoAnnotations;
import org.mockito.Spy;

import static org.mockito.Mockito.*;


class ExampleService {

    int add(int a, int b) {
        return a+b;
    }

}

public class MockitoDemo {

    @Spy
    private ExampleService spyExampleService;

    @Test
    public void test_spy() {

        MockitoAnnotations.initMocks(this);

        Assert.assertEquals(3, spyExampleService.add(1, 2));

        when(spyExampleService.add(1, 2)).thenReturn(10);
        Assert.assertEquals(10, spyExampleService.add(1, 2));

    }

}

对于@Spy，如果发现修饰的变量是 null，会自动调用类的无参构造函数来初始化

所以下面两种写法是等价的：

// 写法1
@Spy
private ExampleService spyExampleService;

// 写法2
@Spy
private ExampleService spyExampleService = new ExampleService();

如果没有无参构造函数，必须使用写法2。例子

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.mockito.MockitoAnnotations;
import org.mockito.Spy;

class ExampleService {

    private int a;

    public ExampleService(int a) {
        this.a = a;
    }

    int add(int b) {
        return a+b;
    }

}

public class MockitoDemo {

    @Spy
    private ExampleService spyExampleService = new ExampleService(1);

    @Test
    public void test_spy() {

        MockitoAnnotations.initMocks(this);

        Assert.assertEquals(3, spyExampleService.add(2));

    }

}

测试:测试隔离

根据 JUnit 单测隔离 ，当 Mockito 和 JUnit 配合使用时，也会将非static变量或者非单例隔离开

比如使用 @Mock 修饰的 mock 对象在不同的单测中会被隔离开

示例

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.junit.MockitoJUnitRunner;

import static org.mockito.Mockito.*;

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MockitoDemo {

    static class ExampleService {

        public int add(int a, int b) {
            return a+b;
        }

    }

    @Mock
    private ExampleService exampleService;

    @Test
    public void test01() {
        System.out.println("---call test01---");

        System.out.println("打桩前: " + exampleService.add(1, 2));

        when(exampleService.add(1, 2)).thenReturn(100);

        System.out.println("打桩后: " + exampleService.add(1, 2));
    }

    @Test
    public void test02() {
        System.out.println("---call test02---");

        System.out.println("打桩前: " + exampleService.add(1, 2));

        when(exampleService.add(1, 2)).thenReturn(100);

        System.out.println("打桩后: " + exampleService.add(1, 2));
    }

}

将两个单测一起运行，运行结果是

---call test01---
打桩前: 0
打桩后: 100
---call test02---
打桩前: 0
打桩后: 100

test01 先被执行，打桩前调用add(1, 2)的结果是0，打桩后是 100

然后 test02 被执行，打桩前调用add(1, 2)的结果是0，而非 100，这证明了我们上面的说法

测试:结合PowerMock支持静态方法

PowerMock 是一个增强库，用来增加 Mockito 、EasyMock 等测试库的功能。

Mockito为什么不能mock静态方法?

因为Mockito使用继承的方式实现mock的，用CGLIB生成mock对象代替真实的对象进行执行，为了mock实例的方法，你可以在subclass中覆盖它，而static方法是不能被子类覆盖的，所以Mockito不能mock静态方法。

但PowerMock可以mock静态方法，因为它直接在bytecode上工作。

  • Mockito 默认是不支持静态方法

比如我们在 ExampleService 类中定义静态方法 add：

public class ExampleService {

    public static int add(int a, int b) {
        return a+b;
    }

}

尝试给静态方法打桩，会报错

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.junit.MockitoJUnitRunner;

import static org.mockito.Mockito.*;

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MockitoDemo {

    @Test
    public void test() {

        // 会报错
        when(ExampleService.add(1, 2)).thenReturn(100);

    }

}
  • 可以用 Powermock 弥补 Mockito 缺失的静态方法 mock 功能

在 pom.xml 中配置以下依赖：(版本的匹配问题可以参考：https://github.com/powermock/powermock/wiki/Mockito)

<properties>
    <powermock.version>2.0.2</powermock.version>
</properties>
<dependencies>
   <dependency>
      <groupId>org.powermock</groupId>
      <artifactId>powermock-module-junit4</artifactId>
      <version>${powermock.version}</version>
      <scope>test</scope>
   </dependency>
   <dependency>
      <groupId>org.powermock</groupId>
      <artifactId>powermock-api-mockito2</artifactId>
      <version>${powermock.version}</version>
      <scope>test</scope>
   </dependency>
</dependencies>

示例

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.powermock.api.mockito.PowerMockito;
import org.powermock.core.classloader.annotations.PrepareForTest;
import org.powermock.modules.junit4.PowerMockRunner;

import static org.mockito.Mockito.*;

@RunWith(PowerMockRunner.class)     // 这是必须的
@PrepareForTest(ExampleService.class)  // 声明要处理 ExampleService
public class MockitoDemo {
    @Test
    public void test() {

        PowerMockito.mockStatic(ExampleService.class);  // 这也是必须的

        when(ExampleService.add(1, 2)).thenReturn(100);

        Assert.assertEquals(100, ExampleService.add(1, 2));
        Assert.assertEquals(0, ExampleService.add(2, 2));

    }
}
  • PowerMockRunner 支持 Mockito 的 @Mock 等注解

上面我们用了 PowerMockRunner ，MockitoJUnitRunner 就不能用了。但不要担心， @Mock 等注解还能用

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.powermock.modules.junit4.PowerMockRunner;

import java.util.Random;

import static org.mockito.Mockito.*;

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class MockitoDemo {

    @Mock
    private Random random;

    @Test
    public void test() {

        when(random.nextInt()).thenReturn(1);
        Assert.assertEquals(1,  random.nextInt());

    }
}
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单元测试 压力测试 容器 自动化测试
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