一、概述
什么是单元测试
单元测试是一种软件测试方法，是测试最小的可测试单元，通常是一个函数或一个方法。
在软件开发过程中，单元测试作为一项重要的测试方法被广泛应用。
为什么需要单元测试
单元测试是软件开发中重要的一环，具有以下作用：
- 验证代码的正确性：单元测试可以自动化地验证代码的正确性，避免开发人员手动测试时漏掉某些情况或错误。通过单元测试，可以及时发现和定位代码中的错误，并保障代码质量和缺陷率。
- 更好地组织和维护代码：通过单元测试，代码将被分割为小的可测试单元，每一个单元都有对应的测试用例，更好地组织代码，增加代码的可读性和可维护性。
- 提高开发效率：单元测试的快速执行和反馈，可以有助于开发人员快速找到问题并迅速地解决它们。这样可以加快迭代速度，提高软件开发效率。
- 自信心：通过单元测试，开发人员可以自信地修改和重构现有的代码，因为单元测试可以保证代码质量和正确性，减少犯错的机会。
Python 中的单元测试框架
各种编程语言都有自己的单元测试框架，Python中主流的单元测试框架包括：
- unittest： Python自带的单元测试框架，是xUnit风格的测试框架。
- pytest： 一个第三方的Python单元测试框架，具有更好的扩展性和灵活性。pytest具有更好的预期错误展示和简化测试用例编写的特点。
- nose： 另一个第三方的Python单元测试框架，它具有可插拔的插件架构，可以轻松地扩展其功能。
- doctest： Python自带的另一个单元测试框架，可以在Python代码中使用文档字符串编写测试用例
- Testify： 一个相对较新的Python单元测试框架，专注于在类与海量测试用例下提供更快速的速度和更好的效率。
本文将着重介绍Python自带的带有测试皇家 unittest
二、unittest框架介绍
unittest框架的背景和产生
unittest 是一个Java单元测试框架 JUnit 的Python版本。unittest最初由Python的核心开发者Tim Peters在2001年开发，旨在提供一种规范的方式来编写单元测试，以改进传统的debugging因试错所造成的时延。
unittest框架的特点与优势
unittest框架有以下特点与优势：
- 标准化的测试工具: unittest框架提供了标准化的测试工具和从标准TestCase集成的测试运行器，为新手和高级用户提供了一个可用的接口。
- 支持自动化测试： 可以通过编写自动化测试用例，加快测试效率，缩短测试时间，减少人工测试工作。
- 支持测试定制： unittest框架可以轻松集成第三方库，支持创建自定义的测试用例和测试套件。
- 执行结果明确： unittest框架提供了详细的错误信息，让测试人员能够快速地定位和修复错误。
三、unittest框架基础
安装和配置unittest框架
unittest是Python的内置模块，所以你不需要额外安装。
unittest 简单示例
被测试的代码demo,包含了两个方法， add 和 sub
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-def add(a, b):return a + bdef sub(a, b):return a - b为这两个函数编写单元测试用例
import unittest
from calculate import add, subclass TestCalcuate(unittest.TestCase):def test_add(self):result = add(2, 3)self.assertEqual(result, 5) def test_sub(self):result = sub(5, 3)self.assertEqual(result, 2)if __name__ == '__main__':unittest.main()在这个测试用例中，我们导入了add和sub函数，并创建了一个名为 TestCalcuate 的测试类（所有的测试类都必须是unittest.TestCase 的子类）。在这个类中，我们定义了两个测试方法test_add和test_sub，分别用于测试加法和减法函数的行为。
在每个测试方法中，我们调用相应的函数，并使用self.assertEqual断言方法来验证计算结果是否等于预期值。
最后，我们使用unittest.main()来运行测试用例。
四、unittest框架常用的测试类和方法
Python的unittest框架中，提供了许多用于辅助构建单元测试的类和方法
常用的测试类
unittest.TestCase：这是unittest框架中最重要的测试类，所有的测试用例都应该继承自它。它提供了一些常用的断言方法和测试辅助方法，用于编写和运行测试。unittest.TestSuite：这个类用于组织和管理一组测试用例。你可以将多个测试用例添加到一个测试套件中，并一次性运行它们。unittest.TestLoader：这个类用于加载测试用例。它提供了一些方法，可以从模块、类或者目录中自动发现和加载测试用例。unittest.TextTestRunner：这个类用于运行测试用例并生成测试结果的文本报告。它提供了一些方法，可以控制测试的输出格式和详细程度。unittest.TestResult：这个类用于存储测试结果。它提供了一些方法，可以获取测试的状态、错误信息和失败信息等。
常用的方法
在unittest框架中，常用的方法包括setUp()、tearDown()、setUpClass()和tearDownClass()。这些方法用于在测试用例的执行过程中进行准备和清理工作。
setUp()方法：在每个测试方法运行之前调用。它用于准备测试环境，例如初始化对象、打开文件等。每个测试方法都会在调用setUp()方法后执行。tearDown()方法：在每个测试方法运行之后调用。它用于清理测试环境，例如关闭文件、释放资源等。每个测试方法都会在调用tearDown()方法后执行。setUpClass()方法：在测试类中的所有测试方法运行之前调用。它用于进行一次性的测试环境准备工作，例如连接数据库、启动服务器等。setUpClass()方法需要使用@classmethod装饰器进行标记。tearDownClass()方法：在测试类中的所有测试方法运行之后调用。它用于进行一次性的测试环境清理工作，例如断开数据库连接、关闭服务器等。tearDownClass()方法需要使用@classmethod装饰器进行标记。
这些方法可以在测试类中重写，并根据需要进行自定义操作。
五、编写测试用例
当使用unittest框架编写测试用例时，通常需要进行以下步骤：
- 创建测试用例：
- 创建一个继承自
unittest.TestCase的测试类。 - 在测试类中定义一个或多个测试方法。每个测试方法应该以
test_开头，以便unittest能够自动识别并运行它们。 - 在每个测试方法中，编写测试逻辑并使用断言方法来验证结果是否符合预期。
- 创建一个继承自
- 管理测试用例：
- 使用
unittest.TestLoader类来加载测试用例。你可以使用loadTestsFromModule()方法从模块中加载测试用例，或者使用loadTestsFromTestCase()方法从测试类中加载测试用例。 - 创建一个
unittest.TestSuite对象，并将加载的测试用例添加到测试套件中。你可以使用addTest()方法添加单个测试用例，或者使用addTests()方法添加多个测试用例。
- 使用
- 运行测试用例：
- 使用
unittest.TextTestRunner类来运行测试用例并生成测试结果的文本报告。 - 创建一个
unittest.TextTestRunner对象。 - 调用
run()方法运行测试套件，并将结果输出到控制台或文件中。
- 使用
结合前面的例子，进一步演示如何编写、管理和运行测试用例：
import unittestclass MyTestCase(unittest.TestCase):def test_add(self):result = 2 + 2self.assertEqual(result, 4)def test_sub(self):result = 5 - 3self.assertEqual(result, 2)if __name__ == '__main__':# 创建测试套件并添加测试用例suite = unittest.TestSuite()suite.addTest(MyTestCase('test_add'))suite.addTest(MyTestCase('test_sub'))# 创建测试运行器并运行测试套件runner = unittest.TextTestRunner()runner.run(suite)
在这个示例中，我们创建了一个名为MyTestCase的测试类，并在其中定义了两个测试方法test_add和test_sub。然后，我们创建了一个测试套件，并使用addTest()方法将测试用例添加到测试套件中。最后，我们创建了一个测试运行器，并使用run()方法运行测试套件。
运行这个示例，你将看到测试结果的输出。如果所有测试通过，你将看到一个成功的消息。如果有测试失败，你将看到失败的消息和详细的错误信息。
这是使用unittest编写、管理和运行测试用例的基本步骤。你可以根据需要编写更多的测试方法，并使用各种断言方法来验证你的代码的行为。
六、unittest常用的断言方法
以下是unittest常用的断言方法以markdown表格的方式呈现：
| 断言方法 | 描述 |
|---|---|
| assertEqual(a, b) | 断言a和b相等 |
| assertNotEqual(a, b) | 断言a和b不相等 |
| assertTrue(x) | 断言x为True |
| assertFalse(x) | 断言x为False |
| assertIs(a, b) | 断言a和b是同一个对象 |
| assertIsNot(a, b) | 断言a和b不是同一个对象 |
| assertIsNone(x) | 断言x为None |
| assertIsNotNone(x) | 断言x不为None |
| assertIn(a, b) | 断言a在b中 |
| assertNotIn(a, b) | 断言a不在b中 |
| assertIsInstance(a, b) | 断言a是b的实例 |
| assertNotIsInstance(a, b) | 断言a不是b的实例 |
| assertRaises(exception, callable, *args, **kwargs) | 断言调用callable(*args, **kwargs)会引发指定的异常 |
| assertWarns(warning, callable, *args, **kwargs) | 断言调用callable(*args, **kwargs)会引发指定的警告 |
| assertLogs(logger=None, level=None) | 断言在指定的日志记录器上发生了指定级别的日志记录 |
| assertAlmostEqual(a, b, places=None, msg=None, delta=None) | 断言a和b近似相等 |
| assertNotAlmostEqual(a, b, places=None, msg=None, delta=None) | 断言a和b不近似相等 |
| assertSequenceEqual(a, b, msg=None, seq_type=None) | 断言a和b是相同的序列 |
| assertListEqual(a, b, msg=None) | 断言a和b是相同的列表 |
| assertTupleEqual(a, b, msg=None) | 断言a和b是相同的元组 |
| assertSetEqual(a, b, msg=None) | 断言a和b是相同的集合 |
| assertDictEqual(a, b, msg=None) | 断言a和b是相同的字典 |
这些断言方法可以根据需要选择合适的方法来编写测试用例，并验证代码的行为是否符合预期。
