脱离数据库和Spring的Unit Test


目录

1、一般的单元测试写法
2、单元测试步骤
3、对一般的单元测试写法分析优化
4、最佳的单元测试写法：Mock脱离数据库+不启动Spring+优化测试速度+不引入项目组件

原文作者：FromNowOnUntilTheEnd
原文连接：https://blog.csdn.net/qq_36688143/article/details/97393949

一、普遍的单元测试方法

作为一个Java后端程序员，肯定需要写单元测试。我先提供一个典型的错误的单元测试例子：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = Application.class)
@Transactional
@Rollback(true) // 事务自动回滚，默认是true。可以不写
public class HelloServiceTest {

1
2
3
4
5
6
7
@Autowired
private HelloService helloService;

@Test
public void sayHello() {
    helloService.sayHello("zhangsan");
}

这个例子错误点有4个：（本文的错误统一指不标准，实际上这样子写单元测试也可以，只是不规范，显示不出在座各位优秀的编程能力）

1、@Autowired启动了Spring

2、@SpringBootTest启动了SpringBoot环境，而classes = Application.class启动了整个项目

3、通过@Transactional可以知道调用了数据库

4、没有Assert断言

二、一般的错误的单元测试步骤（SpringBoot环境下）

1、使用@RunWith(SpringRunner.class)声明在Spring的环境中进行单元测试，这样Spring的相关注解就会被识别并起效

2、然后使用@SpringBootTest，它会扫描应用程序的spring配置，并构建完整的Spring Context。

3、通过@SpringBootTest我们可以指定启动类，或者给@SpringBootTest的参数webEnvironment赋值为SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT，这样就会启动web容器，并监听一个随机的端口，同时，为我们自动装配一个TestRestTemplate类型的bean来辅助我们发送测试请求。

如果项目稍微复杂一点，像SpringCloud那样多模块，还使用了缓存、分片、微服务、集群分布式等东西，然后电脑配置再差一点，那你每执行一次单元测试的启动-运行-测试时间，漫长得够你去喝杯茶再回来了。

或者你的项目使用了@Component注解（在SpringBoot项目启动的时候就会跟着实例化/启动）

启动类上也定义了启动时就实例化的类

这个@Component注解的类里有多线程方法，随着启动类中定义的ApplicationStartup类启动了，那么在你执行单元测试的时候，由于多线程任务的影响，就可能对你的数据库造成了数据修改，即使你使用了事务回滚注解@Transactional。我出现的问题是：在我运行单元测试的时候，代码里的其他类的多线程中不停接收activeMQ消息，然后更新数据库中对应的数据。跟单元测试的执行过程交叉重叠，导致单元测试失败。其他组员在操作数据库的时候，也因为我无意中带起的多线程更改了数据库，造成了开发上的困难。

另外附带@Component源码，顺便学习一下

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Indexed
public @interface Component {
//这个值可能作为逻辑组件(即类)的名称，在自动扫描的时候转化为spring bean，
//即相当中的id
String value() default “”;
}
@Component是一个元注解，意思是可以注解其他类注解，如@Controller @Service @Repository @Aspect。官方的原话是：带此注解的类看为组件，当使用基于该注解的配置和类路径扫描的时候，这些类就会被实例化。其他类级别的注解也可以被认定为是一种特殊类型的组件，比如@Repository @Aspect。所以，@Component可以注解其他类注解。

三、优化单元测试写法

我先来上图，这样子写单元测试运行一次所需要的时间。然后我们通过对比，得出编写最佳单元测试的方法。我这个6年前的笔记本，运行一次单元测试，需要差不多1分钟，而经过代码优化，只需要几秒钟。下面是优化方式：

首先，我们要明确单元测试的终极目标，就是完全脱离数据库！完全脱离数据库！完全脱离数据库！其次，单元测试是只针对某一个类的一个方法（一个小的单元）来测，在测试过程中，我们不要启动其它东西，要脱离项目中其它因素可能产生的干扰。

所以可以发现上面的例子简直是侮辱了单元测试，最初级的入门的学生才这样写。众所周知，现在看到这里的各位都是架构师的能力，接下来我们一行行代码，一秒五喷，严厉抨击这段错误的单元测试：

1、不应使用@Autowired
@Autowired
private HelloService helloService;
这个@Autowired简直是画蛇添足！就是这个东西启动了Spring。以前没有@Autowired的时候，我们需要这样配置bean属性

这种方式代码较多，配置繁琐，于是Spring 2.5 引入了 @Autowired 注释。

@Autowired的原理

在启动spring IOC时，容器自动装载了一个AutowiredAnnotationBeanPostProcessor后置处理器，当容器扫描到@Autowied、@Resource或@Inject时，就会在IOC容器自动查找需要的bean，并装配给该对象的属性

注意事项：

1、在使用@Autowired时，会先在IOC容器中查询要自动引入的对应类型的bean

1
   2、如果查询结果刚好为一个，就将该bean装配给@Autowired指定的属性值

3、如果查询的结果不止一个，那么@Autowired会根据属性名来查找。

4、如果查询的结果为空，那么会抛出异常。解决方法：使用required=false

那么问题就来了，我们只是要写单元测试，为什么要启动Spring呢？首先，启动Spring只会让你run->Junit Test的时候程序变慢，这是每次运行单元测试都很慢的原因之一。然后单元测试是只针对某一个类的方法来测，启动Spring完全是多余的，所以我们只需要对应的实体类实例就够了。在需要注入bean的时候，我们直接new，如下

@Autowired
private HelloService helloService;

改为：

private HelloService helloService = new HelloServiceImpl();

// 这个HelloServiceImpl是你每个接口的对应实现类

2、不应使用@SpringBootTest
@SpringBootTest(classes = Application.class)
这个@SpringBootTest简直犯罪有木有！它就是每次运行单元测试都很慢的罪魁祸首，相信我，把它删掉你的单元测试速度会快的飞起。@SpringBootTest和@Autowired一样，在单元测试里面是完全多余的，根本就不搭边的两个东西！每次单元测试都先启动SpringBoot

然后我们来看一下@SpringBootTest的源码

大概意思：

1、@SpringBootTest是在SpringBoot项目上使用的，它在@SpringBootContextLoader的基础上，配置文件属性的读取。

2、在常规Spring TestContext框架之上提供以下特性:

1）当定义没有特定的@ContextConfiguration(loader=…)时，使用SpringBootContextLoader作为默认的ContextLoader。ContextLoader的作用：实际上由ContextLoaderListener调用执行根应用上下文的初始化工作。

2）当不使用嵌套@Configuration时，自动搜索@SpringBootConfiguration，并且没有指定显式的类。

3）允许使用properties属性定义自定义环境属性。

4、为不同的webEnvironment模式提供支持，包括启动一个完全运行的web服务器，监听一个已定义的或随机的端口。

5）注册一个TestRestTemplate或WebTestClient bean，用于在web测试中使用完全运行的web服务器。

使用方式

@SpringBootTest(classes = Application.class,
webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)

现在一般写成这样
@SpringBootTest(classes = Application.class)

或者这样
@SpringBootTest

但不管写成怎样，这个注解都不该用
classes = Application.class指定启动类，在执行这里的时候，会读取、解析一些项目配置文件，还会连接数据库，然后如果启动类又带有别的启动类、@Component、多线程等，在你执行单元测试的时候，程序不止运行慢，时间长，而且由于多线程任务的影响，就可能对你的数据库造成了数据修改，即使你使用了事务回滚注解@Transactional。

3、不应调用数据库
@Transactional
@Rollback(true) // 事务自动回滚，默认是true。可以不写
单元测试的目标，就是完全脱离数据库！这个注解如果使用，就是完全背道而驰了，一般使用了这个注解的单元测试，脱离数据库后很多都会执行报错

4、应使用Assert断言
Assert断言的使用方式，可以看这篇博客：单元测试中Assert断言的使用

那么我们到底应该如何写单元测试呢？

四、正确的单元测试写法：Mock脱离数据库

首先放上正确的单元测试例子

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
//@SpringBootTest
//@SpringBootTest(classes = Application.class)
// 在启动类启动的时候也启动了这个类，所以也要引入进来
//@Import(ApplicationStartup.class)
// 不执行项目里Component注解过的方法
//@TestComponent

// 注意点一：保留了RunWith注解
@RunWith(SpringRunner.class)
public class HelloServiceTest {
   
    //@Autowired
    // 不使用Autowired，不启动Spring容器，对需要实现的方法实现类直接new进行实例化
    private HelloService helloService = new HelloServiceImpl();


    @Test
    public void sayHello() {
        // 模拟JPA的EntityManager,官方的接口、类都要模拟
        EntityManager em =  init(helloService);
       
        // any()代替任意类型的参数
        Mockito.doReturn("我是模拟的返回值").when(em).findById( any());
        // 没有返回值的方法，可以不另外写，因为模拟实体类的时候已经自动模拟了
        Mockito.doNothing().when(em).find(any());
       
        helloService.sayHello("zhangsan");
        Assert.isTrue(true,"完全正确的单元测试");
    }


    EntityManager init(Object classInstance ){
        // 要模拟的类
        EntityManager em = Mockito.mock(EntityManager.class);
        // 指定反射类
        Class<?> clazz = classInstance.getClass();
        // 获得指定类的属性
        Field field = null;
        try {
            field = clazz.getDeclaredField("em");
            // 值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。
            // 值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。
            // 默认 false
            field.setAccessible(true);
            // 更改私有属性的值
            field.set(classInstance, em);
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return em;
    }

}

// HelloServiceImpl是实现类，以下代码只是为了表达意思，它的sayHello方法代码为
class HelloServiceImpl {
    @Autowired
    private EntityManager et;

    sayHello(String name) {
        // 没有返回值的操作数据库的方法
        et.find(name);
        // 有返回值的方法
        String oldSecondName = et.findById(name.substring(2));
       
     
    }
}

可以看到保留了@RunWith注解

1、@RunWith 在JUnit中有很多个Runner，他们负责调用你的测试代码，每一个Runner都有各自的特殊功能，你要根据需要选择不同的Runner来运行你的测试代码。一般都是使用SpringRunner.class

2、如果我们只是简单的做普通Java测试，不涉及Spring Web项目，你可以省略@RunWith注解，这样系统会自动使用默认Runner来运行你的代码。

然后最主要的就是Mock了，Mock所需的jar在这里已经包含

1
2
3
4
5
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>

到这里你需要一点Mock的基础，Mock就是模拟一切操作数据库的步骤，不执行任何SQL，我们直接模拟这句操作数据库的代码执行时成功的，而且可以模拟任何返回值，主要有两个注解

@MockBean
只要是本地的，自己写的bean，都可以使用这个注解，它会把所有操作数据库的方法模拟。如果是没有返回值的方法，我们就可以不管。如果是有返回值的方法，我们可以给它返回各自我们需要模拟的值。用法如下：

1
2
3
4
         // any()代替任意类型的参数
        Mockito.doReturn("我是模拟的返回值").when(em).findById( any());
        // 没有返回值的方法，可以不另外写，因为模拟实体类的时候已经自动模拟了
        Mockito.doNothing().when(em).find(any());

@SpyBean
如果是我们本地，调用别的公司，别的地方给我们写好的接口，不是操作我们自己的数据库，是我们写好入参，别人给我们返回值，我们就用这个。它的用法和@MockBean一样

二者的主要用法区别：

MockBean 适用本地，模拟全部方法
SpyBean适用远程不同环境， 只模拟个别方法
然后我们这里Mock的是JPA官方的EntityManager，对于官方的接口、类在我们的实现类里面作为private属性来操作数据库，我们可以通过这个方法来模拟

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
EntityManager init(Object classInstance ){
        // 要模拟的类
        EntityManager em = Mockito.mock(EntityManager.class);
        // 指定反射类
        Class<?> clazz = classInstance.getClass();
        // 获得指定类的属性
        Field field = null;
        try {
            field = clazz.getDeclaredField("em");
            // 值为 true 则指示反射的对象在使用时应该取消 Java 语言访问检查。
            // 值为 false 则指示反射的对象应该实施 Java 语言访问检查。
            // 默认 false
            field.setAccessible(true);
            // 更改私有属性的值
            field.set(classInstance, em);
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return em;
    }

如果你的项目没有这么复杂，你只需要在你想要模拟的类头顶加上这个@MockBean注解就可以了，一般都是用这个，如

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
public class HelloServiceTest {
   
    //@Autowired
    // 不使用Autowired，不启动Spring容器，对需要实现的方法实现类直接new进行实例化
   
    private HelloService helloService = new HelloServiceImpl();

    @MockBean
    HelloDao dao;

    @Test
    public void sayHello() {
       
        // any()代替任意类型的参数
        Mockito.doReturn("我是模拟的返回值").when(dao).findById( any());
        // 没有返回值的方法，可以不另外写，因为模拟实体类的时候已经自动模拟了
        Mockito.doNothing().when(dao).find(any());
       
        helloService.sayHello("zhangsan");
        Assert.isTrue(true,"完全正确的单元测试");
    }

这段代码可能跟上面有点不通，我随手敲的，我要表达的就是：如果你不需要模拟官方的接口、类来操作数据库，那你直接在你的实现类头顶加@MockBean或者@SpyBean注解，然后使用Mockito语法就可以了。

你懂我的意思吧？

部分内容参考：

https://blog.csdn.net/fxbin123/article/details/80617754

https://www.jianshu.com/p/72b19e24a602

https://blog.csdn.net/lycyl/article/details/82865009