阅读 3903

Android 单元测试只看这一篇就够了

本文由玉刚说写作平台提供写作赞助

原作者:Jdqm

版权声明:本文版权归微信公众号玉刚说所有,未经许可,不得以任何形式转载

单元测试是应用程序测试策略中的基本测试,通过对代码进行单元测试,可以轻松地验证单个单元的逻辑是否正确,在每次构建之后运行单元测试,可以帮助您快速捕获和修复因代码更改(重构、优化等)带来的回归问题。本文主要聊聊Android中的单元测试。

单元测试的目的以及测试内容

为什么要进行单元测试?

  • 提高稳定性,能够明确地了解是否正确的完成开发;
  • 快速反馈bug,跑一遍单元测试用例,定位bug;
  • 在开发周期中尽早通过单元测试检查bug,最小化技术债,越往后可能修复bug的代价会越大,严重的情况下会影响项目进度;
  • 为代码重构提供安全保障,在优化代码时不用担心回归问题,在重构后跑一遍测试用例,没通过说明重构可能是有问题的,更加易于维护。

单元测试要测什么?

  • 列出想要测试覆盖的正常、异常情况,进行测试验证;
  • 性能测试,例如某个算法的耗时等等。

单元测试的分类

  1. 本地测试(Local tests): 只在本地机器JVM上运行,以最小化执行时间,这种单元测试不依赖于Android框架,或者即使有依赖,也很方便使用模拟框架来模拟依赖,以达到隔离Android依赖的目的,模拟框架如google推荐的[Mockito][1];

  2. 仪器化测试(Instrumented tests): 在真机或模拟器上运行的单元测试,由于需要跑到设备上,比较慢,这些测试可以访问仪器(Android系统)信息,比如被测应用程序的上下文,一般地,依赖不太方便通过模拟框架模拟时采用这种方式。

JUnit 注解

了解一些JUnit注解,有助于更好理解后续的内容。

Annotation 描述
@Test public void method() 定义所在方法为单元测试方法
@Test (expected = Exception.class) public void method() 测试方法若没有抛出Annotation中的Exception类型(子类也可以)->失败
@Test(timeout=100) public void method() 性能测试,如果方法耗时超过100毫秒->失败
@Before public void method() 这个方法在每个测试之前执行,用于准备测试环境(如: 初始化类,读输入流等),在一个测试类中,每个@Test方法的执行都会触发一次调用。
@After public void method() 这个方法在每个测试之后执行,用于清理测试环境数据,在一个测试类中,每个@Test方法的执行都会触发一次调用。
@BeforeClass public static void method() 这个方法在所有测试开始之前执行一次,用于做一些耗时的初始化工作(如: 连接数据库),方法必须是static
@AfterClass public static void method() 这个方法在所有测试结束之后执行一次,用于清理数据(如: 断开数据连接),方法必须是static
@Ignore或者@Ignore("太耗时") public void method() 忽略当前测试方法,一般用于测试方法还没有准备好,或者太耗时之类的
@FixMethodOrder(MethodSorters.NAME_ASCENDING) public class TestClass{} 使得该测试类中的所有测试方法都按照方法名的字母顺序执行,可以指定3个值,分别是DEFAULT、JVM、NAME_ASCENDING

本地测试

根据单元有没有外部依赖(如Android依赖、其他单元的依赖),将本地测试分为两类,首先看看没有依赖的情况:

1. 添加依赖,google官方推荐:
dependencies {
    // Required -- JUnit 4 framework
    testImplementation 'junit:junit:4.12'
    // Optional -- Mockito framework(可选,用于模拟一些依赖对象,以达到隔离依赖的效果)
    testImplementation 'org.mockito:mockito-core:2.19.0'
}
复制代码
2. 单元测试代码存储位置:

事实上,AS已经帮我们创建好了测试代码存储目录。

app/src
     ├── androidTestjava (仪器化单元测试、UI测试)
     ├── main/java (业务代码)
     └── test/java  (本地单元测试)
复制代码
3. 创建测试类:

可以自己手动在相应目录创建测试类,AS也提供了一种快捷方式:选择对应的类->将光标停留在类名上->按下ALT + ENTER->在弹出的弹窗中选择Create Test

Create Test

Note: 勾选setUp/@Before会生成一个带@Before注解的setUp()空方法,tearDown/@After则会生成一个带@After的空方法。

import static org.hamcrest.core.Is.is;
import static org.junit.Assert.assertThat;

public class EmailValidatorTest {
    
    @Test
    public void isValidEmail() {
        assertThat(EmailValidator.isValidEmail("name@email.com"), is(true));
    }
}
复制代码
4. 运行测试用例:
  1. 运行单个测试方法:选中@Test注解或者方法名,右键选择Run
  2. 运行一个测试类中的所有测试方法:打开类文件,在类的范围内右键选择Run,或者直接选择类文件直接右键Run
  3. 运行一个目录下的所有测试类:选择这个目录,右键Run

运行前面测试验证邮箱格式的例子,测试结果会在Run窗口展示,如下图:

本地单元测试-通过

从结果可以清晰的看出,测试的方法为 EmailValidatorTest 类中的 isValidEmail()方法,测试状态为passed,耗时12毫秒。

修改一下前面的例子,传入一个非法的邮箱地址:

@Test
public void isValidEmail() {
    assertThat(EmailValidator.isValidEmail("#name@email.com"), is(true));
}
复制代码

本地单元测试-失败

测试状态为failed,耗时14毫秒,同时也给出了详细的错误信息:在15行出现了断言错误,错误原因是期望值(Expected)为true,但实际(Actual)结果为false。

也可以通过命令 gradlew test 来运行所有的测试用例,这种方式可以添加如下配置,输出单元测试过程中各类测试信息:

android {
    ...
    testOptions.unitTests.all {
        testLogging {
            events 'passed', 'skipped', 'failed', 'standardOut', 'standardError'
            outputs.upToDateWhen { false }
            showStandardStreams = true
        }
    }
}
复制代码

还是验证邮箱地址格式的例子 gradlew test

gradlew test

在单元测试中通过System.out或者System.err打印的也会输出。

5. 通过模拟框架模拟依赖,隔离依赖:

前面验证邮件格式的例子,本地JVM虚拟机就能提供足够的运行环境,但如果要测试的单元依赖了Android框架,比如用到了Android中的Context类的一些方法,本地JVM将无法提供这样的环境,这时候模拟框架[Mockito][1]就派上用场了。

下面是一个Context#getString(int)的测试用例

import static org.hamcrest.core.Is.is;
import static org.junit.Assert.assertThat;
import static org.mockito.Mockito.when;

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MockUnitTest {
    private static final String FAKE_STRING = "AndroidUnitTest";

    @Mock
    Context mMockContext;

    @Test
    public void readStringFromContext_LocalizedString() {
        //模拟方法调用的返回值,隔离对Android系统的依赖
        when(mMockContext.getString(R.string.app_name)).thenReturn(FAKE_STRING);
        assertThat(mMockContext.getString(R.string.app_name), is(FAKE_STRING));
        
        when(mMockContext.getPackageName()).thenReturn("com.jdqm.androidunittest");
        System.out.println(mMockContext.getPackageName());
    }
}
复制代码

read string from context

通过模拟框架[Mockito][1],指定调用context.getString(int)方法的返回值,达到了隔离依赖的目的,其中[Mockito][1]使用的是[cglib][2]动态代理技术。

仪器化测试

在某些情况下,虽然可以通过模拟的手段来隔离Android依赖,但代价很大,这种情况下可以考虑仪器化的单元测试,有助于减少编写和维护模拟代码所需的工作量。

仪器化测试是在真机或模拟器上运行的测试,它们可以利用Android framework APIs 和 supporting APIs。如果测试用例需要访问仪器(instrumentation)信息(如应用程序的Context),或者需要Android框架组件的真正实现(如Parcelable或SharedPreferences对象),那么应该创建仪器化单元测试,由于要跑到真机或模拟器上,所以会慢一些。

配置:
dependencies {
    androidTestImplementation 'com.android.support:support-annotations:27.1.1'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test:runner:1.0.2'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test:rules:1.0.2'
}
复制代码
android {
    ...
    defaultConfig {
        ...
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
    }
}
复制代码
例子:

这里举一个操作SharedPreference的例子,这个例子需要访问Context类以及SharedPreference的具体实现,采用模拟隔离依赖的话代价会比较大,所以采用仪器化测试比较合适。

这是业务代码中操作SharedPreference的实现

public class SharedPreferenceDao {
    private SharedPreferences sp;
    
    public SharedPreferenceDao(SharedPreferences sp) {
        this.sp = sp;
    }

    public SharedPreferenceDao(Context context) {
        this(context.getSharedPreferences("config", Context.MODE_PRIVATE));
    }

    public void put(String key, String value) {
        SharedPreferences.Editor editor = sp.edit();
        editor.putString(key, value);
        editor.apply();
    }

    public String get(String key) {
        return sp.getString(key, null);
    }
}
复制代码

创建仪器化测试类(app/src/androidTest/java)

// @RunWith 只在混合使用 JUnit3 和 JUnit4 需要,若只使用JUnit4,可省略
@RunWith(AndroidJUnit4.class)
public class SharedPreferenceDaoTest {

    public static final String TEST_KEY = "instrumentedTest";
    public static final String TEST_STRING = "玉刚说";

    SharedPreferenceDao spDao;

    @Before
    public void setUp() {
        spDao = new SharedPreferenceDao(App.getContext());
    }

    @Test
    public void sharedPreferenceDaoWriteRead() {
        spDao.put(TEST_KEY, TEST_STRING);
        Assert.assertEquals(TEST_STRING, spDao.get(TEST_KEY));
    }
}
复制代码

运行方式和本地单元测试一样,这个过程会向连接的设备安装apk,测试结果将在Run窗口展示,如下图:

instrumented test passed

通过测试结果可以清晰看到状态passed,仔细看打印的log,可以发现,这个过程向模拟器安装了两个apk文件,分别是app-debug.apk和app-debug-androidTest.apk,instrumented测试相关的逻辑在app-debug-androidTest.apk中。简单介绍一下安装apk命令pm install:

// 安装apk
//-t:允许安装测试 APK
//-r:重新安装现有应用,保留其数据,类似于替换安装
//更多请参考 https://developer.android.com/studio/command-line/adb?hl=zh-cn
adb shell pm install -t -r filePath
复制代码

安装完这两个apk后,通过am instrument命令运行instrumented测试用例,该命令的一般格式:

am instrument [flags] <test_package>/<runner_class>
复制代码

例如本例子中的实际执行命令:

adb shell am instrument -w -r -e debug false -e class 'com.jdqm.androidunittest.SharedPreferenceDaoTest#sharedPreferenceDaoWriteRead' com.jdqm.androidunittest.test/android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner
复制代码
-w: 强制 am instrument 命令等待仪器化测试结束才结束自己(wait),保证命令行窗口在测试期间不关闭,方便查看测试过程的log
-r: 以原始格式输出结果(raw format)
-e: 以键值对的形式提供测试选项,例如 -e debug false
关于这个命令的更多信息请参考
https://developer.android.com/studio/test/command-line?hl=zh-cn
复制代码

如果你实在没法忍受instrumented test的耗时问题,业界也提供了一个现成的方案[Robolectric][3],下一小节讲开源框库的时候会将这个例子改成本地本地测试。

常用单元测试开源库

1. Mocktio

https://github.com/mockito/mockito

Mock对象,模拟控制其方法返回值,监控其方法的调用等。

添加依赖

testImplementation 'org.mockito:mockito-core:2.19.0'
复制代码

例子

import static org.hamcrest.core.Is.is;
import static org.junit.Assert.*;
import static org.mockito.ArgumentMatchers.anyInt;
import static org.mockito.Mockito.*;
import static org.mockito.internal.verification.VerificationModeFactory.atLeast;

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MyClassTest {

    @Mock
    MyClass test;

    @Test
    public void mockitoTestExample() throws Exception {

        //可是使用注解@Mock替代
        //MyClass test = mock(MyClass.class);

        // 当调用test.getUniqueId()的时候返回43
        when(test.getUniqueId()).thenReturn(18);
        // 当调用test.compareTo()传入任意的Int值都返回43
        when(test.compareTo(anyInt())).thenReturn(18);

        // 当调用test.close()的时候,抛NullPointerException异常
        doThrow(new NullPointerException()).when(test).close();
        // 当调用test.execute()的时候,什么都不做
        doNothing().when(test).execute();

        assertThat(test.getUniqueId(), is(18));
        // 验证是否调用了1次test.getUniqueId()
        verify(test, times(1)).getUniqueId();
        // 验证是否没有调用过test.getUniqueId()
        verify(test, never()).getUniqueId();
        // 验证是否至少调用过2次test.getUniqueId()
        verify(test, atLeast(2)).getUniqueId();
        // 验证是否最多调用过3次test.getUniqueId()
        verify(test, atMost(3)).getUniqueId();
        // 验证是否这样调用过:test.query("test string")
        verify(test).query("test string");
        // 通过Mockito.spy() 封装List对象并返回将其mock的spy对象
        List list = new LinkedList();
        List spy = spy(list);
        //指定spy.get(0)返回"Jdqm"
        doReturn("Jdqm").when(spy).get(0);
        assertEquals("Jdqm", spy.get(0));
    }
}
复制代码
2. powermock

https://github.com/powermock/powermock

对于静态方法的mock

添加依赖

    testImplementation 'org.powermock:powermock-api-mockito2:1.7.4'
    testImplementation 'org.powermock:powermock-module-junit4:1.7.4'
复制代码

Note: 如果使用了Mockito,需要这两者使用兼容的版本,具体参考 https://github.com/powermock/powermock/wiki/Mockito#supported-versions

例子

@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest({StaticClass1.class, StaticClass2.class})
public class StaticMockTest {

    @Test
    public void testSomething() throws Exception{
        // mock完静态类以后,默认所有的方法都不做任何事情
        mockStatic(StaticClass1.class);
        when(StaticClass1.getStaticMethod()).thenReturn("Jdqm");
         StaticClass1.getStaticMethod();
        //验证是否StaticClass1.getStaticMethod()这个方法被调用了一次
        verifyStatic(StaticClass1.class, times(1));
    }
}

复制代码

或者是封装为非静态,然后用[Mockito][1]:

class StaticClass1Wraper{
  void someMethod() {
    StaticClass1.someStaticMethod();
  }
复制代码
3. Robolectric

http://robolectric.org

主要是解决仪器化测试中耗时的缺陷,仪器化测试需要安装以及跑在Android系统上,也就是需要在Android虚拟机或真机上面,所以十分的耗时,基本上每次来来回回都需要几分钟时间。针对这类问题,业界其实已经有了一个现成的解决方案: Pivotal实验室推出的Robolectric,通过使用Robolectrict模拟Android系统核心库的Shadow Classes的方式,我们可以像写本地测试一样写这类测试,并且直接运行在工作环境的JVM上,十分方便。

添加配置

testImplementation "org.robolectric:robolectric:3.8"

android {
  ...
  testOptions {
    unitTests {
      includeAndroidResources = true
    }
  }
}
复制代码

例子 模拟打开MainActivity,点击界面上面的Button,读取TextView的文本信息。

MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        final TextView tvResult = findViewById(R.id.tvResult);
        Button button = findViewById(R.id.button);
        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                tvResult.setText("Robolectric Rocks!");
            }
        });
    }
}
复制代码

测试类(app/src/test/java/)

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class MyActivityTest {
    
    @Test
    public void clickingButton_shouldChangeResultsViewText() throws Exception {
        MainActivity activity = Robolectric.setupActivity(MainActivity.class);
        Button button =  activity.findViewById(R.id.button);
        TextView results = activity.findViewById(R.id.tvResult);
        //模拟点击按钮,调用OnClickListener#onClick
        button.performClick();
        Assert.assertEquals("Robolectric Rocks!", results.getText().toString());
    }
}
复制代码

测试结果

Robolectric test passed

耗时917毫秒,是要比单纯的本地测试慢一些。这个例子非常类似于直接跑到真机或模拟器上,然而它只需要跑在本地JVM即可,这都是得益于Robolectric的Shadow。

Note: 第一次跑需要下载一些依赖,可能时间会久一点,但后续的测试肯定比仪器化测试打包两个apk并安装的过程快。

在第六小节介绍了通过仪器化测试的方式跑到真机上进行测试SharedPreferences操作,可能吐槽的点都在于耗时太长,现在通过Robolectric改写为本地测试来尝试减少一些耗时。

在实际的项目中,Application可能创建时可能会初始化一些其他的依赖库,不太方便单元测试,这里额外创建一个Application类,不需要在清单文件注册,直接写在本地测试目录即可。

public class RoboApp extends Application {}
复制代码

在编写测试类的时候需要通过@Config(application = RoboApp.class)来配置Application,当需要传入Context的时候调用RuntimeEnvironment.application来获取:

app/src/test/java/

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
@Config(application = RoboApp.class)
public class SharedPreferenceDaoTest {

    public static final String TEST_KEY = "instrumentedTest";
    public static final String TEST_STRING = "玉刚说";

    SharedPreferenceDao spDao;

    @Before
    public void setUp() {
        //这里的Context采用RuntimeEnvironment.application来替代应用的Context
        spDao = new SharedPreferenceDao(RuntimeEnvironment.application);
    }

    @Test
    public void sharedPreferenceDaoWriteRead() {
        spDao.put(TEST_KEY, TEST_STRING);
        Assert.assertEquals(TEST_STRING, spDao.get(TEST_KEY));
    }

}
复制代码

像本地一样把它跑起来即可。

实践经验

1. 代码中用到了TextUtil.isEmpty()的如何测试
public static boolean isValidEmail(CharSequence email) {
    if (TextUtils.isEmpty(email)) {
        return false;
    }
    return EMAIL_PATTERN.matcher(email).matches();
}
复制代码

当你尝试本地测试这样的代码,就会收到一下的异常:

java.lang.RuntimeException: Method isEmpty in android.text.TextUtils not mocked.
复制代码

这种情况,直接在本地测试目录(app/src/test/java)下添加TextUtils类的实现,但必须保证包名相同。

package android.text;

public class TextUtils {
    public static boolean isEmpty(CharSequence str) {
        return str == null || str.length() == 0;
    }
}
复制代码
2. 隔离native方法
public class Model {
    public native boolean nativeMethod();
}
复制代码
public class ModelTest {
    Model model;

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        model = mock(Model.class);
    }

    @Test
    public void testNativeMethod() throws Exception {
        when(model.nativeMethod()).thenReturn(true);
        Assert.assertTrue(model.nativeMethod());
    }
}
复制代码
3. 在内部new,不方便Mock
public class Presenter {

    Model model;
    public Presenter() {
        model = new Model();
    }
    public boolean getBoolean() {
        return model.getBoolean());
    }
}
复制代码

这种情况,需要改进一下代码的写法,不在内部new,而是通过参数传递。

public class Presenter {
    Model model;
    public Presenter(Model model) {
        this.model = model;
    }
    public boolean getBoolean() {
        return model.getBoolean();
    }
}
复制代码

这样做方便Mock Model对象。

public class PresenterTest {
    Model     model;
    Presenter presenter;
    
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        // mock Model对象
        model = mock(Model.class);
        presenter = new Presenter(model);
    }

    @Test
    public void testGetBoolean() throws Exception {
        when(model.getBoolean()).thenReturn(true);

        Assert.assertTrue(presenter.getBoolean());
    }
}
复制代码

从这个例子可以看出,代码的框架是否对单元测试友好,也是推进单元测试的一个因素。

4. 本地单元测试-文件操作

在一些涉及到文件读写的App,通常都会在运行时调用Environment.getExternalStorageDirectory()得到机器的外存路径,通常的做法是跑到真机或者模拟器上进行调试,耗时比较长,可以通过模拟的方式,在本地JVM完成文件操作。

//注意包名保持一致
package android.os;
public class Environment {
    public static File getExternalStorageDirectory() {
        return new File("本地文件系统目录");
    }
}
复制代码

直接在本地单元测试进行调试,不再需要跑到真机,再把文件pull出来查看。

public class FileDaoTest {

    public static final String TEST_STRING = "Hello Android Unit Test.";
    
    FileDao fileDao;

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        fileDao = new FileDao();
    }

    @Test
    public void testWrite() throws Exception {
        String name = "readme.md";
        fileDao.write(name, TEST_STRING);
        String content = fileDao.read(name);
        Assert.assertEquals(TEST_STRING, content);
    }
}
复制代码
5. 一些测试心得
  • 考虑可读性:对于方法名使用表达能力强的方法名,对于测试范式可以考虑使用一种规范, 如 RSpec-style。方法名可以采用一种格式,如: [测试的方法][测试的条件][符合预期的结果]。
  • 不要使用逻辑流关键字:比如(If/else、for、do/while、switch/case),在一个测试方法中,如果需要有这些,拆分到单独的每个测试方法里。
  • 测试真正需要测试的内容:需要覆盖的情况,一般情况只考虑验证输出(如某操作后,显示什么,值是什么)。
  • 不需要考虑测试private的方法:将private方法当做黑盒内部组件,测试对其引用的public方法即可;不考虑测试琐碎的代码,如getter或者setter。
  • 每个单元测试方法,应没有先后顺序:尽可能的解耦对于不同的测试方法,不应该存在Test A与Test B存在时序性的情况。

文章给出的一些示例性代码片段中,有一些类代码没有贴出来,有需要可到以下地址获取完整代码: https://github.com/jdqm/AndroidUnitTest

参考资料

https://developer.android.com/training/testing/unit-testing/ https://developer.android.com/training/testing/unit-testing/local-unit-tests https://developer.android.com/training/testing/unit-testing/instrumented-unit-tests https://blog.dreamtobe.cn/2016/05/15/android_test/ https://www.jianshu.com/p/bc99678b1d6e https://developer.android.com/studio/test/command-line?hl=zh-cn https://developer.android.com/studio/command-line/adb?hl=zh-cn

欢迎关注我的微信公众号,接收第一手技术干货

关注下面的标签,发现更多相似文章
评论

查看更多 >