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单元测试是软件开发过程中确保代码质量和正确性的关键手段。它指的是对软件中的最小可测试单元#xff08;通常是函数或方法#xff09;进行验证#xff0c;确保其行为符合预期。
基本概念
单元测试#xff1a;验证软件中最小单元#xff08;通常是函数或方法…单元测试
单元测试是软件开发过程中确保代码质量和正确性的关键手段。它指的是对软件中的最小可测试单元通常是函数或方法进行验证确保其行为符合预期。
基本概念
单元测试验证软件中最小单元通常是函数或方法的正确性确保其独立性和可重复性。测试用例描述一组输入和预期输出用于验证软件单元的行为是否正确。测试覆盖率衡量单元测试覆盖程序代码量的指标分为行覆盖率、分支覆盖率和路径覆盖率等。
重要性
早期发现 BUG在开发过程中早期发现和修复缺陷降低修复成本。代码重构保障在进行代码重构时确保现有功能不被破坏。文档和示例单元测试可以作为代码的实际使用示例提供良好的文档支持。持续集成单元测试是持续集成和持续交付的基础确保每次代码变更不会引入新的问题。
常用技术
断言 ((\textit{Assertions}))用于验证代码执行结果是否符合预期。测试框架 Pythonunittest, pytestJavaJUnitJavaScriptJest, Mocha Mock 测试用于模拟和隔离外部依赖如数据库、网络服务。 Pythonunittest.mockJavaMockitoJavaScriptSinon.js
功能测试
功能代码
我们使用 Python 实现以下 UserService、EmailService 和 UserServiceWithEmail 三个类来演示单元测试的基本概念。
# user_service.py
class UserService:def __init__(self):self.users {} # 使用字典来存储用户信息def add_user(self, user_id, name):# 添加用户if user_id in self.users:raise ValueError(User ID already exists)self.users[user_id] namedef get_user(self, user_id):# 查找用户return self.users.get(user_id, None)def delete_user(self, user_id):# 删除用户if user_id in self.users:del self.users[user_id]else:raise ValueError(User ID does not exist)# email_service.py
class EmailService:def send_email(self, email_address, subject, content):# 模拟发送电子邮件print(fSending email to {email_address} with subject {subject})return True# email_decorator.py
class UserServiceWithEmail(UserService):def __init__(self, email_service):super().__init__()self.email_service email_servicedef add_user(self, user_id, name, email_address):super().add_user(user_id, name)self.email_service.send_email(email_address, Welcome!, Thank you for registering!)单测代码
单元测试的目标是确保每个单独的函数或方法在与系统其他部分隔离的情况下工作正常所以需要码验证了各种可能的操作场景。
接下我们分别对 UserService 和 UserServiceWithEmail 进行测试。
# test_user_service.py
import unittest
from user_service.py import UserService
from email_service.py import EmailService
from email_decorator.py import UserServiceWithEmail
from unittest.mock import MagicMockclass TestUserService(unittest.TestCase):def setUp(self):# 说明每个测试方法运行前都会执行 setUp 方法初始化一个 UserService 实例确保每个测试在相同的初始状态下进行。self.service UserService()def test_add_user(self):# 说明测试添加用户功能。添加一个用户后使用 get_user 方法检索该用户并验证返回结果是否与添加的一致。self.service.add_user(1, John)self.assertEqual(self.service.get_user(1), John)def test_add_user_existing_id(self):# 说明测试添加重复用户 ID 的情况。第一次添加用户成功后尝试用相同的 ID 添加新用户验证是否抛出 ValueError 异常。self.service.add_user(1, John)with self.assertRaises(ValueError):self.service.add_user(1, Jane)def test_get_user_non_existing(self):# 说明测试获取不存在的用户。调用 get_user 方法查询一个不存在的用户 ID验证返回值是否为 None。self.assertIsNone(self.service.get_user(999))def test_delete_user(self):# 说明测试删除用户功能。首先添加一个用户然后删除该用户验证该用户是否已经被成功删除查询时返回 None。self.service.add_user(1, John)self.service.delete_user(1)self.assertIsNone(self.service.get_user(1))def test_delete_user_non_existing(self):# 说明测试删除不存在的用户。尝试删除一个不存在的用户验证是否抛出 ValueError 异常。with self.assertRaises(ValueError):self.service.delete_user(999)class TestUserServiceWithEmail(unittest.TestCase):def setUp(self):self.email_service EmailService()# 说明使用 MagicMock 对象 Mock模拟 send_email 方法使其在测试过程中返回 True 而不是实际发送电子邮件。初始化测试对象时将 Mock 对象传入测试函数。self.email_service.send_email MagicMock(return_valueTrue)self.service UserServiceWithEmail(self.email_service)def test_add_user_sends_email(self):# 说明测试添加用户并发送欢迎电子邮件的功能。添加用户后验证 send_email 方法是否被调用一次且参数正确。user_id 1name Johnemail_address johnexample.comself.service.add_user(user_id, name, email_address)self.email_service.send_email.assert_called_once_with(email_address, Welcome!, Thank you for registering!)def test_add_user_existing_id(self):# 说明测试在电子邮件版本的用户服务中添加重复用户 ID 的情况。预计会抛出 ValueError。self.service.add_user(1, John, johnexample.com)with self.assertRaises(ValueError):self.service.add_user(1, Jane, janeexample.com)def test_delete_user(self):# 说明测试删除用户功能。同样地先添加用户再删除最后验证该用户是否已经被成功删除。self.service.add_user(1, John, johnexample.com)self.service.delete_user(1)self.assertIsNone(self.service.get_user(1))if __name__ __main__:unittest.main()Mock 测试
基本概念
Mock 测试是一种在软件测试中模拟对象或行为的技术。在测试某个单元通常是一个函数或类时通过创建“虚拟对象”来模拟系统中的真实对象或依赖替代它所依赖的其他组件以便隔离待测试单元并专注于其自身的逻辑。通过使用 mock 对象可以控制这些外部依赖的行为和状态从而确保测试的确定性和一致性。
主要作用
隔离测试确保测试只关注目标组件而不受其他组件或外部系统的影响。控制行为可以设定模拟对象的返回值或行为以测试不同场景。提高效率避免与数据库、网络等真实服务的交互提高测试速度。
常见场景
Mock 测试常用于单元测试帮助开发者确保代码在预期条件下的表现。
替代数据库调用以避免对实际数据库的写操作。模拟网络请求测试响应处理逻辑。模拟复杂的对象或系统行为以简化测试环境。
常用的 mock 框架有 Python 的 unittest.mock 和 JavaScript 的 Jest Mocks。
Mock 对象
上文的 TestUserServiceWithEmail 中MagicMock 对象模拟了 EmailService 的 send_email演示了 Mock 方法。此处我们再举一个例子演示一下 Mock 对象。
假设我们有一段依赖外部服务的代码
# user_service.py
class UserService:def __init__(self, api_client):self.api_client api_clientdef get_user_data(self, user_id):# 依赖 api_client 所调用的外部服务response self.api_client.get(f/users/{user_id})if response.status_code 200:return response.json()else:raise ValueError(User not found)我们可以使用 Mock 对象来模拟 api_client 的行为以便测试 UserService 的 get_user_data 方法
# test_user_service.py
import unittest
from user_service import UserService
from unittest.mock import MagicMockclass TestUserService(unittest.TestCase):def setUp(self):# 使用 MagicMock 对象模拟 api_clientself.api_client MagicMock()self.user_service UserService(self.api_client)def test_get_user_data_success(self):# 让 user_service.get_user_data 中模拟的外部服务调用api_client.get直接返回成功200的结果self.api_client.get.return_value.status_code 200self.api_client.get.return_value.json.return_value {id: 1, name: John}user_data self.user_service.get_user_data(1)self.assertEqual(user_data, {id: 1, name: John})def test_get_user_data_failure(self):# 让 user_service.get_user_data 中模拟的外部服务调用api_client.get直接返回失败404的结果self.api_client.get.return_value.status_code 404with self.assertRaises(ValueError):self.user_service.get_user_data(1)if __name__ __main__:unittest.main()使用 patch
使用 patch 装饰器可以进一步简化和清晰化测试逻辑。它允许我们在测试之前设置 Mock 对象并在测试结束后自动恢复原始对象减少手动处理的复杂性。
以下我们使用 patch 装饰器重构上文中 TestUserServiceWithEmail 的测试代码
# test_user_service.py
import unittest
from email_service import EmailService
from email_decorator import UserServiceWithEmail
from unittest.mock import patchclass TestUserServiceWithEmail(unittest.TestCase):...# 说明使用 patch 装饰器 Mock send_email 方法使其在测试过程中返回 True 而不是实际发送电子邮件。初始化测试对象时将 Mock 对象传入测试函数。patch(email_service.EmailService.send_email, return_valueTrue)def setUp(self, mock_send_email):self.mock_send_email mock_send_emailself.service UserServiceWithEmail(EmailService())...patch 优势
使用 patch 装饰器重构后的代码与之前手动 Mock 的代码相比具有以下优点和特点 简化了 Mock 对象的创建和恢复 之前需要在 setUp 方法中手动创建 Mock 对象并在测试方法中调用它。现在通过 patch 装饰器可以直接在测试方法中获得 Mock 对象同时测试结束后自动恢复原始对象减少了手动操作和错误可能性。 # 使用 MagicMock 手动 Mock
self.email_service.send_email MagicMock(return_valueTrue)# 使用 patch 自动 Mock
patch(email_service.EmailService.send_email, return_valueTrue)增强代码清晰度 之前在进行 Mock 时代码中需要额外维护 Mock 对象的状态。现在 patch 装饰器使得测试代码更加简洁和直观将 Mock 逻辑与实际测试逻辑解耦。 # 使用 MagicMock 手动 Mock
self.email_service.send_email.assert_called_once_with(...)# 使用 patch 自动 Mock
self.mock_send_email.assert_called_once_with(...)集中管理 Mock 之前需要在每个测试方法中手动处理 Mock 对象。现在通过 patch 装饰器可以在类级别或方法级别集中管理 Mock 对象使得 Mock 配置更容易理解和维护。
此外使用 patch 还有以下特点
上下文管理 patch 的另一优势在于它能够管理 Mock 对象的生命周期上下文管理器特性使得在大的测试类或测试文件中不会出现混乱的状态问题。测试隔离性使用 patch 时各个测试方法之间的 Mock 状态是相互隔离的。这确保了一个测试方法中的 Mock 不会影响其他测试方法增强了测试的可靠性。
使用 patch 装饰器可以显著改善单元测试代码的简洁性和可维护性使 Mock 对象的配置和恢复更为直观和自动化。它有助于提高测试代码的清晰度和隔离性特别适用于复杂的测试场景和依赖多个外部服务的系统。掌握和应用这一技术是提高代码质量和测试效率的重要工具。
Mock 测试的思考
Mock 测试使我们可以隔离单元测试确保单元功能的正确性不受外部依赖的影响但也带来一些挑战和需要注意的事项
过度 Mock过度依赖 Mock 可能导致测试体系与实际运行环境脱节。应当只 Mock 那些外部依赖而不是系统内部逻辑。行为验证 vs 状态验证Mock 更关注行为验证验证某些调用是否发生而非状态验证验证某些状态值。在实际测试中二者需要平衡使用。保持一致性Mock 对象的行为应当尽可能与真实对象一致以避免测试结果和实际情况差异过大。
最佳实践
Arrange-Act-Assert 模式
Arrange设置测试场景和准备所需的状态。Act调用待测试的方法或函数。Assert验证结果是否符合预期。
单测技巧
使用 setUp 和 tearDown使用 setUp 和 tearDown 方法来准备和清理测试环境减少重复代码。确保每个测试在一个确定的状态下开始。使用 assertRaises在异常处理中使用 assertRaises 方法来断言代码会在特定情况下抛出预期的异常。例如尝试添加已经存在的用户 ID需要抛出 ValueError。状态验证 vs 行为验证 状态验证通过检查方法调用后的状态确保系统行为正确。行为验证用 mock 验证方法的调用行为比如利用 assert_called_once_with 检查方法被正确调用。 使用 unittest.mock模拟外部依赖的行为。隔离单元测试确保它们独立于外部系统如网络、数据库。验证调用次数和参数确保函数的行为符合预期。使用 patch简化 Mock 对象的创建和管理提供更清晰、更易读的测试代码。
Tips
独立性每个单元测试应独立运行确保不会互相影响。这有助于更容易发现问题来源便于调试。小范围测试每个测试应专注于一项功能保持测试的精细度。避免在同一方法中进行多个断言保持测试的明确性。清晰的命名和编码测试方法应有意义的命名指明测试内容和预期结果以便描述他们的测试内容和预期行为。确保测试代码易于理解结构清晰注释明了。模拟外部依赖使用 patch 或 MagicMock 来隔离测试保持测试专注于单元逻辑不让外部因素如数据库、网络请求等影响结果。保障单测的可重复性提高稳定性和速度。全面覆盖尽量编写覆盖各种可能情况的测试案例包括边界条件和异常情况。以确保代码在各种情况下表现正确。确保代码健壮性。持续集成将单元测试集成到持续集成CI工作流中确保每次代码变更后都能自动测试避免引入新的缺陷。及时更新保持测试代码与生产代码同步更新以避免测试数据的陈旧和不一致。保持测试代码清晰易于理解和维护。覆盖率工具使用代码覆盖率工具如 coverage.py来确保测试覆盖了代码的各个部分但也要注意覆盖率不是唯一的质量指标。
通过遵循这些最佳实践可以确保单元测试的质量提高代码的可靠性和可维护性。
结语
单元测试是确保代码质量和可靠性的关键手段之一。通过对代码的最小单元进行独立测试开发者可以更早地发现和修复缺陷同时在进行代码重构和变更时保持稳妥。Mock 测试可以有效地隔离外部依赖使测试更加独立和可重复但需要谨慎使用以避免过度 Mock 导致的测试与实际场景脱节。从实际开发经验中逐步积累完善单元测试技术和最佳实践能显著提升开发效率和代码质量。 上一篇时间戳以不变应万变专栏「计算通践」 文章转载自： http://www.morning.thlr.cn.gov.cn.thlr.cn http://www.morning.dtnjr.cn.gov.cn.dtnjr.cn http://www.morning.fblkr.cn.gov.cn.fblkr.cn http://www.morning.pypqf.cn.gov.cn.pypqf.cn http://www.morning.alwpc.cn.gov.cn.alwpc.cn http://www.morning.rgrdd.cn.gov.cn.rgrdd.cn http://www.morning.fhlfp.cn.gov.cn.fhlfp.cn http://www.morning.qypjk.cn.gov.cn.qypjk.cn http://www.morning.dppfh.cn.gov.cn.dppfh.cn http://www.morning.qynnw.cn.gov.cn.qynnw.cn http://www.morning.xbdd.cn.gov.cn.xbdd.cn http://www.morning.jqkjr.cn.gov.cn.jqkjr.cn http://www.morning.ssjry.cn.gov.cn.ssjry.cn http://www.morning.rkjz.cn.gov.cn.rkjz.cn http://www.morning.ryznd.cn.gov.cn.ryznd.cn http://www.morning.sfmqm.cn.gov.cn.sfmqm.cn http://www.morning.fjglf.cn.gov.cn.fjglf.cn http://www.morning.pflpb.cn.gov.cn.pflpb.cn http://www.morning.cwcdr.cn.gov.cn.cwcdr.cn http://www.morning.rlksq.cn.gov.cn.rlksq.cn http://www.morning.nqrlz.cn.gov.cn.nqrlz.cn http://www.morning.kklwz.cn.gov.cn.kklwz.cn http://www.morning.rqxmz.cn.gov.cn.rqxmz.cn http://www.morning.zdfrg.cn.gov.cn.zdfrg.cn http://www.morning.ltkzb.cn.gov.cn.ltkzb.cn http://www.morning.wjtxt.cn.gov.cn.wjtxt.cn http://www.morning.ynjhk.cn.gov.cn.ynjhk.cn http://www.morning.gdpai.com.cn.gov.cn.gdpai.com.cn http://www.morning.yswxq.cn.gov.cn.yswxq.cn http://www.morning.jqrhz.cn.gov.cn.jqrhz.cn http://www.morning.bpyps.cn.gov.cn.bpyps.cn http://www.morning.wprxm.cn.gov.cn.wprxm.cn http://www.morning.rjbb.cn.gov.cn.rjbb.cn http://www.morning.nrfrd.cn.gov.cn.nrfrd.cn http://www.morning.kjfsd.cn.gov.cn.kjfsd.cn http://www.morning.gbkkt.cn.gov.cn.gbkkt.cn http://www.morning.tbqxh.cn.gov.cn.tbqxh.cn http://www.morning.spnky.cn.gov.cn.spnky.cn http://www.morning.trnl.cn.gov.cn.trnl.cn http://www.morning.rwqj.cn.gov.cn.rwqj.cn http://www.morning.nrll.cn.gov.cn.nrll.cn http://www.morning.hffpy.cn.gov.cn.hffpy.cn http://www.morning.pphgl.cn.gov.cn.pphgl.cn http://www.morning.dmtwz.cn.gov.cn.dmtwz.cn http://www.morning.jmnfh.cn.gov.cn.jmnfh.cn http://www.morning.wjlkz.cn.gov.cn.wjlkz.cn http://www.morning.rlhjg.cn.gov.cn.rlhjg.cn http://www.morning.bfybb.cn.gov.cn.bfybb.cn http://www.morning.jzsgn.cn.gov.cn.jzsgn.cn http://www.morning.byzpl.cn.gov.cn.byzpl.cn http://www.morning.xphls.cn.gov.cn.xphls.cn http://www.morning.mmjyk.cn.gov.cn.mmjyk.cn http://www.morning.ldqzz.cn.gov.cn.ldqzz.cn http://www.morning.lrwsk.cn.gov.cn.lrwsk.cn http://www.morning.zyytn.cn.gov.cn.zyytn.cn http://www.morning.rwzc.cn.gov.cn.rwzc.cn http://www.morning.yhrfg.cn.gov.cn.yhrfg.cn http://www.morning.nstml.cn.gov.cn.nstml.cn http://www.morning.wdykx.cn.gov.cn.wdykx.cn http://www.morning.hhfwj.cn.gov.cn.hhfwj.cn http://www.morning.wsgyq.cn.gov.cn.wsgyq.cn http://www.morning.gdljq.cn.gov.cn.gdljq.cn http://www.morning.wynqg.cn.gov.cn.wynqg.cn http://www.morning.bmts.cn.gov.cn.bmts.cn http://www.morning.atoinfo.com.gov.cn.atoinfo.com http://www.morning.mwkwg.cn.gov.cn.mwkwg.cn http://www.morning.jnrry.cn.gov.cn.jnrry.cn http://www.morning.wlbwp.cn.gov.cn.wlbwp.cn http://www.morning.kcwkt.cn.gov.cn.kcwkt.cn http://www.morning.kxsnp.cn.gov.cn.kxsnp.cn http://www.morning.tsqpd.cn.gov.cn.tsqpd.cn http://www.morning.fycjx.cn.gov.cn.fycjx.cn http://www.morning.ysllp.cn.gov.cn.ysllp.cn http://www.morning.jpmcb.cn.gov.cn.jpmcb.cn http://www.morning.hxlpm.cn.gov.cn.hxlpm.cn http://www.morning.mksny.cn.gov.cn.mksny.cn http://www.morning.wrfk.cn.gov.cn.wrfk.cn http://www.morning.yybcx.cn.gov.cn.yybcx.cn http://www.morning.lktjj.cn.gov.cn.lktjj.cn http://www.morning.bbmx.cn.gov.cn.bbmx.cn
