单元测试与集成测试

测试必要性说明

相信大家在看到单元测试与集成测试这个标题时，会有很多感慨，我们无数次的在实践中提到要做单元测试、集成测试，但是大多数项目都没有做或者仅建了项目文件。这里有客观原因，已经接近交付日期了，我们没时间做白盒测试了。也有主观原因，面对业务复杂的代码我们不知道如何入手做单元测试，不如就留给黑盒测试吧。但是，当我们的代码无法进行单元测试的时候，往往就是代码开始散发出坏味道的时候。长此以往，将欠下技术债务。在实践过程中，技术债务常常会存在，关键在于何时偿还，如何偿还。

上图说明了随着时间的推移开发/维护难度的变化。

测试框架选择

在 .NET Core 中，提供了 xUnit 、NUnit 、 MSTest 三种单元测试框架。

MSTest	UNnit	xUnit	说明	提示
[TestMethod]	[Test]	[Fact]	标记一个测试方法
[TestClass]	[TestFixture]	n/a	标记一个 Class 为测试类，xUnit 不需要标记特性，它将查找程序集下所有 Public 的类
[ExpectedException]	[ExpectedException]	Assert.Throws 或者 Record.Exception	xUnit 去掉了 ExpectedException 特性，支持 Assert.Throws
[TestInitialize]	[SetUp]	Constructor	我们认为使用 [SetUp] 通常来说不好。但是，你可以实现一个无参构造器直接替换 [SetUp]。	有时我们会在多个测试方法中用到相同的变量，熟悉重构的我们会提取公共变量，并在构造器中初始化。但是，这里我要强调的是：在测试中，不要提取公共变量，这会破坏每个测试用例的隔离性以及单一职责原则。
[TestCleanup]	[TearDown]	IDisposable.Dispose	我们认为使用 [TearDown] 通常来说不好。但是你可以实现 IDisposable.Dispose 以替换。	[TearDown] 和 [SetUp] 通常成对出现，在 [SetUp] 中初始化一些变量，则在 [TearDown] 中销毁这些变量。
[ClassInitialize]	[TestFixtureSetUp]	IClassFixture< T >	共用前置类	这里 IClassFixture< T > 替换了 IUseFixture< T > ,参考
[ClassCleanup]	[TestFixtureTearDown]	IClassFixture< T >	共用后置类	同上
[Ignore]	[Ignore]	[Fact(Skip="reason")]	在 [Fact] 特性中设置 Skip 参数以临时跳过测试
[Timeout]	[Timeout]	[Fact(Timeout=n)]	在 [Fact] 特性中设置一个 Timeout 参数，当允许时间太长时引起测试失败。注意，xUnit 的单位时毫秒。
[DataSource]	n/a	[Theory], [XxxData]	Theory(数据驱动测试)，表示执行相同代码，但具有不同输入参数的测试套件	这个特性可以帮助我们少写很多代码。

以上写了 MSTest 、UNnit 、 xUnit 的特性以及比较，可以看出 xUnit 在使用上相对其它两个框架来说提供更多的便利性。但是这里最终实现还是看个人习惯以选择。

单元测试

1. 新建单元测试项目
   

2. 新建 Class
   

3. 添加测试方法

           /// <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 = "五华区",
                   Province = "云南省"
               };
               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);
           }

   • 测试方法的名字包含了测试目的、测试场景以及预期行为。
   • UseInMemoryDatabase 指明使用内存数据库。
   • 创建 createAddress 对象。
   • 创建 Stub 。在单元测试中常常会提到几个概念 Stub , Mock 和 Fake ,那么在应用中我们该如何选择呢？
     • Fake - Fake 通常被用于描述 Mock 或 Stub ,如何判断它是 Stub 还是 Mock 依赖于使用上下文，换句话说，Fake 即是 Stub 也是 Mock 。
     • Stub - Stub 是系统中现有依赖项的可控替代品。通过使用 Stub ,你可以不用处理依赖直接测试你的代码。默认情况下， 伪造对象以stub 开头。
     • Mock - Mock 对象是系统中的伪造对象，它决定单元测试是否通过或失败。Mock 会以 Fake 开头，直到被断言为止。
   • Moq4 ，使用 Moq4 模拟我们在项目中依赖对象。参考

4. 打开视图 -> 测试资源管理器。
   

5. 点击运行，得到测试结果。
   

6. 至此，一个单元测试结束。

集成测试

集成测试确保应用的组件功能在包含应用的基础支持下是正确的，例如：数据库、文件系统、网络等。

1. 新建集成测试项目。
   

2. 添加工具类 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 = "贵阳",
                       County = "测试县",
                       Province = "贵州省"
                   },
                   new Domain.Address
                   {
                       City = "昆明市",
                       County = "武定县",
                       Province = "云南省"
                   },
                   new Domain.Address
                   {
                       City = "昆明市",
                       County = "五华区",
                       Province = "云南省"
                   }
               };
           }
       }
   }

3. 添加 CustomWebApplicationFactory 类，

    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);
                    }
                });
            }
        }
    }

   • 这里为什么要添加 CustomWebApplicationFactory 呢？
     WebApplicationFactory 是用于在内存中引导应用程序进行端到端功能测试的工厂。通过引入自定义 CustomWebApplicationFactory 类重写 ConfigureWebHost 方法，我们可以重写我们在 StartUp 中定义的内容，换句话说我们可以在测试环境中使用正式环境的配置，同时可以重写，例如：数据库配置，数据初始化等等。
   • 如何准备测试数据？
     我们可以使用数据种子的方式加入数据，数据种子可以针对每个集成测试做数据准备。
   • 除了内存数据库，还可以使用其他数据库进行测试吗？
     可以。

4. 添加集成测试 AddressControllerIntegrationTest 类。

    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. 在测试资源管理器中运行集成测试方法。
   
   

6. 结果。
   

7. 至此，集成测试完成。需要注意的是，集成测试往往耗时比较多，所以建议能使用单元测试时就不要使用集成测试。

总结：当我们写单元测试时，一般不会同时存在 Stub 和 Mock 两种模拟对象，当同时出现这两种对象时，表明单元测试写的不合理，或者业务写的太过庞大，同时，我们可以通过单元测试驱动业务代码重构。当需要重构时，我们应尽量完成重构，不要留下欠下过多技术债务。集成测试有自身的复杂度存在，我们不要节约时间而打破单一职责原则，否则会引发不可预期后果。为了应对业务修改，我们应该在业务修改以后，进行回归测试，回归测试主要关注被修改的业务部分，同时测试用例如果有没要可以重写，运行整个和修改业务有关的测试用例集。

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