Java單元測試之JUnit篇

單元測試是編寫測試代碼，應該準確、快速地保證程序基本模塊的正確性。
好的單元測試的標準
JUnit是Java單元測試框架，已經在Eclipse中默認安裝。

JUnit4

JUnit4通過註解的方式來識別測試方法。目前支持的主要註解有：

• @BeforeClass 全局只會執行一次，而且是第一個運行
• @Before 在測試方法運行之前運行
• @Test 測試方法
• @After 在測試方法運行之後允許
• @AfterClass 全局只會執行一次，而且是最後一個運行
• @Ignore 忽略此方法

下面基於Eclipse介紹JUnit的基本應用

基本測試

1. 新建一個項目叫JUnitTest，我們編寫一個Calculator類，這是一個能夠簡單實現加減乘除、平方、開方的計算器類，然後對這些功能進行單元測試。

public class Calculator {
    private static int result; // 靜態變量，用於存儲運行結果
    public void add(int n) {
        result = result + n;
    }
    public void substract(int n) {
        result = result - 1;  //Bug: 正確的應該是 result =result-n
    }
    public void multiply(int n) {
    }         // 此方法尚未寫好
    public void divide(int n) {
        result = result / n;
    }
    public void square(int n) {
        result = n * n;
    }
    public void squareRoot(int n) {
        for (; ;) ;            //Bug : 死循環
    }
    public void clear() {     // 將結果清零
        result = 0;
    }
    public int getResult(){
        return result;
    }
}

1. 將JUnit4單元測試包引入這個項目：在該項目上點右鍵，點“屬性”，如圖
   
   在彈出的屬性窗口中，首先在左邊選擇“Java Build Path”，然後到右上選擇“Libraries”標籤，之後在最右邊點擊“Add Library…”按鈕，如下圖所示
   
   
   
   然後在新彈出的對話框中選擇JUnit4並點擊確定，如上圖所示，JUnit4軟件包就被包含進我們這個項目了。
2. 生成JUnit測試框架：在Eclipse的Package Explorer中用右鍵點擊該類彈出菜單，選擇“New JUnit Test Case”。如下圖所示：
   
   
   
   點擊“下一步”後，系統會自動列出你這個類中包含的方法，選擇你要進行測試的方法。此例中，我們僅對“加、減、乘、除”四個方法進行測試。
   
   之後系統會自動生成一個新類CalculatorTest，裏面包含一些空的測試用例。你只需要將這些測試用例稍作修改即可使用。
   完整的CalculatorTest代碼如下：

public class CalculatorTest {   
    private static Calculator calculator = new Calculator();

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        calculator.clear();
    }

    @Test
    public void testAdd() {
        calculator.add(3);
        calculator.add(4);
        assertEquals(7, calculator.getResult());

    }

    @Test
    public void testSubstract() {
        calculator.add(8);
        calculator.substract(3);
        assertEquals(5, calculator.getResult());

    }

    @Ignore("Multiply() Not yet implemented")
    @Test
    public void testMultiply() {
        fail("Not yet implemented");
    }

    @Test
    public void testDivide() {
        calculator.add(8);
        calculator.divide(2);
        assertEquals(4, calculator.getResult());

    }

}

1. 運行測試代碼：按照上述代碼修改完畢後，我們在CalculatorTest類上點右鍵，選擇“Run As a JUnit Test”來運行我們的測試，如下圖所示
   
   運行結果如下：
   
   進度條是紅顏色表示發現錯誤，具體的測試結果在進度條上面有表示“共進行了4個測試，其中1個測試被忽略，一個測試失敗”。
   限時測試
   對於那些邏輯很複雜，循環嵌套比較深的程序，很有可能出現死循環，因此一定要採取一些預防措施。限時測試是一個很好的解決方案。我們給這些測試函數設定一個執行時間，超過了這個時間，他們就會被系統強行終止，並且系統還會向你彙報該函數結束的原因是因爲超時，這樣你就可以發現這些Bug了。要實現這一功能，只需要給@Test標註加一個參數即可，代碼如下：

    @Test(timeout = 1000)
    public void squareRoot() {
        calculator.squareRoot(4);
        assertEquals(2, calculator.getResult());
    }

Timeout參數表明了你要設定的時間，單位爲毫秒，因此1000就代表1秒。

測試異常

JAVA中的異常處理也是一個重點，因此你經常會編寫一些需要拋出異常的函數。那麼，如果你覺得一個函數應該拋出異常，但是它沒拋出，這算不算Bug呢？這當然是Bug，並JUnit也考慮到了這一點，來幫助我們找到這種Bug。例如，我們寫的計算器類有除法功能，如果除數是一個0，那麼必然要拋出“除0異常”。因此，我們很有必要對這些進行測試。代碼如下：

  @Test(expected = ArithmeticException.class)
  public void divideByZero(){
        calculator.divide(0);
   }

如上述代碼所示，我們需要使用@Test標註的expected屬性，將我們要檢驗的異常傳遞給他，這樣JUnit框架就能自動幫我們檢測是否拋出了我們指定的異常。
參數化測試
我們可能遇到過這樣的函數，它的參數有許多特殊值，或者說他的參數分爲很多個區域。
例如，測試一下“計算一個數的平方”這個函數，暫且分三類：正數、0、負數。在編寫測試的時候，至少要寫3個測試，把這3種情況都包含了，這確實是一件很麻煩的事情。測試代碼如下：

    public class AdvancedTest { 
        private static Calculator calculator ＝ new Calculator();
        @Before
        public void clearCalculator(){
            calculator.clear();
        }

        @Test
        public void square1() {
            calculator.square(2);
            assertEquals(4, calculator.getResult());
        }     

        @Test    
        public void square2(){
            calculator.square(0);
            assertEquals(0, calculator.getResult());
        }

        @Test    
        public void square3(){
            calculator.square(-3);
            assertEquals(9, calculator.getResult());
        }
     }

爲了簡化類似的測試，JUnit4提出了“參數化測試”的概念，只寫一個測試函數，把這若干種情況作爲參數傳遞進去，一次性的完成測試。代碼如下：

    @RunWith(Parameterized.class)
    public class SquareTest{
        private static Calculator calculator = new Calculator();
        private int param;
        private int result;     

    @Parameters    
    public static Collection data() {
        return Arrays.asList(new Object[][]{
               {2, 4},
               {0, 0},
               {-3, 9},
        });
    }

    //構造函數，對變量進行初始化
    public SquareTest(int param, int result){
        this.param = param;
            this.result = result;
    }

    @Test    
    public void square(){
        calculator.square(param);
        assertEquals(result, calculator.getResult());
    }
 }

執行了3次該測試類，依次採用了數據集合中的數據{處理值，預期處理結果}，結果如下：

代碼分析如下：

• 爲這種測試專門生成一個新的類，而不能與其他測試共用同一個類，此例中我們定義了一個SquareTest類。
• 爲這個類指定一個Runner，而不能使用默認的Runner，@RunWith(Parameterized.class)這條語句就是爲這個類指定了一個ParameterizedRunner
• 定義一個待測試的類，並且定義兩個變量，一個用於存放參數，一個用於存放期待的結果。
• 定義測試數據的集合，也就是上述的data()方法，該方法可以任意命名，但是必須使用@Parameters標註進行修飾。
• 定義構造函數，其功能就是對先前定義的兩個參數進行初始化