單元測試與集成測試

測試必要性說明

相信大家在看到單元測試與集成測試這個標題時，會有很多感慨，我們無數次的在實踐中提到要做單元測試、集成測試，但是大多數項目都沒有做或者僅建了項目文件。這裡有客觀原因，已經接近交付日期了，我們沒時間做白盒測試了。也有主觀原因，面對業務複雜的代碼我們不知道如何入手做單元測試，不如就留給黑盒測試吧。但是，當我們的代碼無法進行單元測試的時候，往往就是代碼開始散發出壞味道的時候。長此以往，將欠下技術債務。在實踐過程中，技術債務常常會存在，關鍵在於何時償還，如何償還。

上圖說明了隨着時間的推移開發/維護難度的變化。

測試框架選擇

在 .NET Core 中，提供了 xUnit 、NUnit 、 MSTest 三種單元測試框架。

MSTest	UNnit	xUnit	說明	提示
[TestMethod]	[Test]	[Fact]	標記一個測試方法
[TestClass]	[TestFixture]	n/a	標記一個 Class 為測試類，xUnit 不需要標記特性，它將查找程序集下所有 Public 的類
[ExpectedException]	[ExpectedException]	Assert.Throws 或者 Record.Exception	xUnit 去掉了 ExpectedException 特性，支持 Assert.Throws
[TestInitialize]	[SetUp]	Constructor	我們認為使用 [SetUp] 通常來說不好。但是，你可以實現一個無參構造器直接替換 [SetUp]。	有時我們會在多個測試方法中用到相同的變量，熟悉重構的我們會提取公共變量，並在構造器中初始化。但是，這裏我要強調的是：在測試中，不要提取公共變量，這會破壞每個測試用例的隔離性以及單一職責原則。
[TestCleanup]	[TearDown]	IDisposable.Dispose	我們認為使用 [TearDown] 通常來說不好。但是你可以實現 IDisposable.Dispose 以替換。	[TearDown] 和 [SetUp] 通常成對出現，在 [SetUp] 中初始化一些變量，則在 [TearDown] 中銷毀這些變量。
[ClassInitialize]	[TestFixtureSetUp]	IClassFixture< T >	共用前置類	這裏 IClassFixture< T > 替換了 IUseFixture< T > ,
[ClassCleanup]	[TestFixtureTearDown]	IClassFixture< T >	共用後置類	同上
[Ignore]	[Ignore]	[Fact(Skip=”reason”)]	在 [Fact] 特性中設置 Skip 參數以臨時跳過測試
[Timeout]	[Timeout]	[Fact(Timeout=n)]	在 [Fact] 特性中設置一個 Timeout 參數，當允許時間太長時引起測試失敗。注意，xUnit 的單位時毫秒。
[DataSource]	n/a	[Theory], [XxxData]	Theory(數據驅動測試)，表示執行相同代碼，但具有不同輸入參數的測試套件	這個特性可以幫助我們少寫很多代碼。

以上寫了 MSTest 、UNnit 、 xUnit 的特性以及比較，可以看出 xUnit 在使用上相對其它兩個框架來說提供更多的便利性。但是這裏最終實現還是看個人習慣以選擇。

單元測試

1. 新建單元測試項目

2. 新建 Class

3. 添加測試方法

           /// <summary>
           /// 添加地址
           /// </summary>
           /// <returns></returns>
           [Fact]
           public async Task Add_Address_ReturnZero()
           {
               DbContextOptions<AddressContext> options = new DbContextOptionsBuilder<AddressContext>().UseInMemoryDatabase("Add_Address_Database").Options;
               var addressContext = new AddressContext(options);
   
               var createAddress = new AddressCreateDto
               {
                   City = "昆明",
                   County = "五華區",
                   Province = "雲南省"
               };
               var stubAddressRepository = new Mock<IRepository<Domain.Address>>();
               var stubProvinceRepository = new Mock<IRepository<Province>>();
               var addressUnitOfWork = new AddressUnitOfWork<AddressContext>(addressContext);
   
               var stubAddressService = new AddressServiceImpl.AddressServiceImpl(stubAddressRepository.Object, stubProvinceRepository.Object, addressUnitOfWork);
               await stubAddressService.CreateAddressAsync(createAddress);
               int addressAmountActual = await addressContext.Addresses.CountAsync();
               Assert.Equal(1, addressAmountActual);
           }

   • 測試方法的名字包含了測試目的、測試場景以及預期行為。
   • UseInMemoryDatabase 指明使用內存數據庫。
   • 創建 createAddress 對象。
   • 創建 Stub 。在單元測試中常常會提到幾個概念 Stub , Mock 和 Fake ,那麼在應用中我們該如何選擇呢？
     • Fake – Fake 通常被用於描述 Mock 或 Stub ,如何判斷它是 Stub 還是 Mock 依賴於使用上下文，換句話說，Fake 即是 Stub 也是 Mock 。
     • Stub – Stub 是系統中現有依賴項的可控替代品。通過使用 Stub ,你可以不用處理依賴直接測試你的代碼。默認情況下， 偽造對象以stub 開頭。
     • Mock – Mock 對象是系統中的偽造對象，它決定單元測試是否通過或失敗。Mock 會以 Fake 開頭，直到被斷言為止。
   • Moq4 ，使用 Moq4 模擬我們在項目中依賴對象。

4. 打開視圖 -> 測試資源管理器。

5. 點擊運行，得到測試結果。

6. 至此，一個單元測試結束。

集成測試

集成測試確保應用的組件功能在包含應用的基礎支持下是正確的，例如：數據庫、文件系統、網絡等。

1. 新建集成測試項目。

2. 添加工具類 Utilities 。

   using System.Collections.Generic;
   using AddressEFRepository;
   
   namespace Address.IntegrationTest
   {
       public static class Utilities
       {
           public static void InitializeDbForTests(AddressContext db)
           {
               List<Domain.Address> addresses = GetSeedingAddresses();
               db.Addresses.AddRange(addresses);
               db.SaveChanges();
           }
   
           public static void ReinitializeDbForTests(AddressContext db)
           {
               db.Addresses.RemoveRange(db.Addresses);
               InitializeDbForTests(db);
           }
   
           public static List<Domain.Address> GetSeedingAddresses()
           {
               return new List<Domain.Address>
               {
                   new Domain.Address
                   {
                       City = "貴陽",
                       County = "測試縣",
                       Province = "貴州省"
                   },
                   new Domain.Address
                   {
                       City = "昆明市",
                       County = "武定縣",
                       Province = "雲南省"
                   },
                   new Domain.Address
                   {
                       City = "昆明市",
                       County = "五華區",
                       Province = "雲南省"
                   }
               };
           }
       }
   }

3. 添加 CustomWebApplicationFactory 類，

    using System;
    using System.IO;
    using System.Linq;
    using AddressEFRepository;
    using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
    using Microsoft.AspNetCore.Mvc.Testing;
    using Microsoft.EntityFrameworkCore;
    using Microsoft.Extensions.Configuration;
    using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
    using Microsoft.Extensions.Logging;
   
    namespace Address.IntegrationTest
    {
        public class CustomWebApplicationFactory<TStartup> : WebApplicationFactory<TStartup> where TStartup : class
        {
            protected override void ConfigureWebHost(IWebHostBuilder builder)
            {
                string projectDir = Directory.GetCurrentDirectory();
                string configPath = Path.Combine(projectDir, "appsettings.json");
                builder.ConfigureAppConfiguration((context, conf) =>
                {
                    conf.AddJsonFile(configPath);
                });
   
                builder.ConfigureServices(services =>
                {
                    ServiceDescriptor descriptor = services.SingleOrDefault(d => d.ServiceType == typeof(DbContextOptions<AddressContext>));
   
                    if (descriptor != null)
                    {
                        services.Remove(descriptor);
                    }
   
                    services.AddDbContextPool<AddressContext>((options, context) =>
                    {
                        //var configuration = options.GetRequiredService<IConfiguration>();
                        //string connectionString = configuration.GetConnectionString("TestAddressDb");
                        //context.UseMySql(connectionString);
                        context.UseInMemoryDatabase("InMemoryDbForTesting");
   
                    });
   
                    // Build the service provider.
                    ServiceProvider sp = services.BuildServiceProvider();
                    // Create a scope to obtain a reference to the database
                    // context (ApplicationDbContext).
                    using IServiceScope scope = sp.CreateScope();
                    IServiceProvider scopedServices = scope.ServiceProvider;
                    var db = scopedServices.GetRequiredService<AddressContext>();
                    var logger = scopedServices.GetRequiredService<ILogger<CustomWebApplicationFactory<TStartup>>>();
   
                    // Ensure the database is created.
                    db.Database.EnsureCreated();
   
                    try
                    {
                        // Seed the database with test data.
                        Utilities.ReinitializeDbForTests(db);
                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                        logger.LogError(ex, "An error occurred seeding the " + "database with test messages. Error: {Message}", ex.Message);
                    }
                });
            }
        }
    }

   • 這裏為什麼要添加 CustomWebApplicationFactory 呢？
     WebApplicationFactory 是用於在內存中引導應用程序進行端到端功能測試的工廠。通過引入自定義 CustomWebApplicationFactory 類重寫 ConfigureWebHost 方法，我們可以重寫我們在 StartUp 中定義的內容，換句話說我們可以在測試環境中使用正式環境的配置，同時可以重寫，例如：數據庫配置，數據初始化等等。
   • 如何準備測試數據？
     我們可以使用數據種子的方式加入數據，數據種子可以針對每個集成測試做數據準備。
   • 除了內存數據庫，還可以使用其他數據庫進行測試嗎？
     可以。

4. 添加集成測試 AddressControllerIntegrationTest 類。

    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Net.Http;
    using System.Threading.Tasks;
    using Address.Api;
    using Microsoft.AspNetCore.Mvc.Testing;
    using Newtonsoft.Json;
    using Xunit;
   
    namespace Address.IntegrationTest
    {
        public class AddressControllerIntegrationTest : IClassFixture<CustomWebApplicationFactory<Startup>>
        {
            public AddressControllerIntegrationTest(CustomWebApplicationFactory<Startup> factory)
            {
                _client = factory.CreateClient(new WebApplicationFactoryClientOptions
                {
                    AllowAutoRedirect = false
                });
            }
   
            private readonly HttpClient _client;
   
            [Fact]
            public async Task Get_AllAddressAndRetrieveAddress()
            {
                const string allAddressUri = "/api/Address/GetAll";
                HttpResponseMessage allAddressesHttpResponse = await _client.GetAsync(allAddressUri);
   
                allAddressesHttpResponse.EnsureSuccessStatusCode();
   
                string allAddressStringResponse = await allAddressesHttpResponse.Content.ReadAsStringAsync();
                var addresses = JsonConvert.DeserializeObject<IList<AddressDto.AddressDto>>(allAddressStringResponse);
                Assert.Equal(3, addresses.Count);
   
                AddressDto.AddressDto address = addresses.First();
                string retrieveUri = $"/api/Address/Retrieve?id={address.ID}";
                HttpResponseMessage addressHttpResponse = await _client.GetAsync(retrieveUri);
   
                // Must be successful.
                addressHttpResponse.EnsureSuccessStatusCode();
   
                // Deserialize and examine results.
                string addressStringResponse = await addressHttpResponse.Content.ReadAsStringAsync();
                var addressResult = JsonConvert.DeserializeObject<AddressDto.AddressDto>(addressStringResponse);
                Assert.Equal(address.ID, addressResult.ID);
                Assert.Equal(address.Province, addressResult.Province);
                Assert.Equal(address.City, addressResult.City);
                Assert.Equal(address.County, addressResult.County);
            }
        }
    }

5. 在測試資源管理器中運行集成測試方法。

6. 結果。

7. 至此，集成測試完成。需要注意的是，集成測試往往耗時比較多，所以建議能使用單元測試時就不要使用集成測試。

總結：當我們寫單元測試時，一般不會同時存在 Stub 和 Mock 兩種模擬對象，當同時出現這兩種對象時，表明單元測試寫的不合理，或者業務寫的太過龐大，同時，我們可以通過單元測試驅動業務代碼重構。當需要重構時，我們應盡量完成重構，不要留下欠下過多技術債務。集成測試有自身的複雜度存在，我們不要節約時間而打破單一職責原則，否則會引發不可預期後果。為了應對業務修改，我們應該在業務修改以後，進行回歸測試，回歸測試主要關注被修改的業務部分，同時測試用例如果有沒要可以重寫，運行整個和修改業務有關的測試用例集。

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