【单元测试】测试用例编写

在你想要了解如何编写单元测试的时候，想必对于单元测试的概念和重要性都已经有了比较充足的了解。
本篇不讲概念、不说废话，仅展示一些单元测试编写的技巧和方法，希望能够帮助大家实际用起来。

计划做一个单元测试的专栏，后续补充一些关于覆盖率检查、编写效率提升、重复执行、自动执行相关的文章。
全示例代码，无需关注、无需开会员，需要的可以持续关注。

一、引言

单元测试，编程中熟知的有效工具，擅长预先发现错误、全面覆盖异常场景并助力代码重构。若你的项目面临复杂业务难以测试或旧代码维护难题，不妨尝试单元测试，它将为这些问题带来有效解决方案。当单元测试覆盖率达到一定指标后，将显著提升代码质量和项目的可持续发展能力。

二、测试框架选择

三、基本用法

被测试代码示例

@Service
public class OrderService {@Autowiredprivate ProductService productService;public void setProductService(ProductService productService) {this.productService = productService;}public Order getById(Long id) {return new Order().setId(id).setTotalAmount(BigDecimal.valueOf(15).multiply(BigDecimal.valueOf(id))).setProduct(productService.getById(id));}public void delete(Long id) {System.out.println("Order delete called.");productService.delete(id);}private String getOrderUser(Long id) {return "Order User: " + id;}public static String staticMethod() {return "Order static method called.";}
}@Service
public class ProductService {public Product getById(Long id) {return new Product().setId(id).setName("Product: " + id);}public void delete(Long id) {System.out.println("Product delete called.");}public static String staticMethod() {return "Static method called.";}}@Data
@NoArgsConstructor
@Accessors(chain = true)
public class Order {private Long id;private BigDecimal totalAmount;private Product product;private String user;public Order(Long id) {this.id = id;this.totalAmount = BigDecimal.valueOf(10).multiply(BigDecimal.valueOf(id));}
}@Data
@Accessors(chain = true)
public class Product {private Long id;private String name;}// 使用Mockito扩展
@ExtendWith(MockitoExtension.class)
public class OrderServiceTest {// 模拟掉ProductService所有方法，仅测试OrderService@Mockprivate ProductService productService;@Spy@InjectMocksprivate OrderService orderService;}
  1. 构造测试对象
    a. 实例化创建
    OrderService orderService = new OrderService();
    b. 依赖注入
    @Autowired
private OrderService orderService;
    c. Mock创建
    // Mock注解创建
@Mock
private OrderService orderService;// Mock方法创建
OrderService orderService = Mockito.mock(OrderService.class);
    d. Spy创建
    // Spy注解创建
@Spy
private OrderService orderService;// Spy方法创建
OrderService orderService = Mockito.spy(OrderService.class);
  2. 构造依赖对象
    a. 依赖注入
    @Autowired
private OrderService orderService;
    b. 手动设置
    OrderService orderService = new OrderService();
// new ProductService也可以替换为Mock、Spy生成的对象
orderService.setProductService(new ProductService());
    c. InjectMock注入
    // 需要注入的对象，此处可以用@Spy替换@Mock，不过需注意@Spy和@Mock对象方法调用上的区别
@Mock
private ProductService productService;// 依赖OrderService的被测试对象
@InjectMocks
private OrderService orderService;
  3. 模拟方法调用。以下示例可通过Junit+Mockito 进行实现。
    a. 返回特定值
    // getById本应返回id=1的Product，此处模拟返回id=2的Product
Mockito.doReturn(new Product().setId(2L)).when(productService).getById(1L);
Assertions.assertEquals(2L, productService.getById(1L).getId(), "应该返回Stub的值为2L！");// 验证productService.getById(1L)被调用过
Mockito.verify(productService).getById(Mockito.anyLong());
// 验证productService.delete(1L)未被调用过
Mockito.verify(productService, Mockito.never()).delete(1L);
// 验证productService.getById(1L)被调用过1次
Mockito.verify(productService, Mockito.times(1)).getById(1L);
    b. 返回动态值。前三次调用时依次返回Id为1、2、3的Product对象，第4次及之后只返回Id为3的Product对象。
    Mockito.doAnswer(invocation -> {// 获取传参Long productId = invocation.getArgument(0);// 构造一个自定义的Product对象return new Product().setId(productId);
}).when(productService).getById(Mockito.anyLong());// 断言
Assertions.assertEquals(3L, productService.getById(3L).getId(), "传3L应返回3L");
Assertions.assertEquals(2L, productService.getById(2L).getId(), "传2L应返回2L");
Assertions.assertEquals(1L, productService.getById(1L).getId(), "传1L应返回1L");
// 验证方法被调用了三次
Mockito.verify(productService, Mockito.times(3)).getById(Mockito.anyLong());
    c. 每次返回不一样的值。
    // 设置3个模拟返回值
Mockito.doReturn(new Product().setId(1L), new Product().setId(2L), new Product().setId(3L)).when(productService).getById(1L);// 断言
// 第一次调用
Assertions.assertEquals(1L, productService.getById(1L).getId(), "第一次调用返回1L");
// 第二次调用
Assertions.assertEquals(2L, productService.getById(1L).getId(), "第二次调用返回2L");
// 第三次调用
Assertions.assertEquals(3L, productService.getById(1L).getId(), "第三次调用返回2L");
// 第四次调用
Assertions.assertEquals(3L, productService.getById(1L).getId(), "第四次调用返回2L");
// 第五次调用
Assertions.assertEquals(3L, productService.getById(1L).getId(), "第五次调用返回2L");
    d. 模拟抛出异常。
    // 调用getById方法时抛出异常
Mockito.doThrow(new InvalidParamException("Invalid Param")).when(productService).getById(1L);// 断言，方法调用抛出InvalidParamException异常
InvalidParamException exception = Assertions.assertThrows(InvalidParamException.class, () -> productService.getById(1L), "此处应抛出异常！");
// 此处可以拿到异常，对异常信息再次校验
Assertions.assertEquals("Invalid Param", exception.getMessage(), "异常信息应为Invalid Param");
    e. 模拟调用静态方法。自Mockito 3以后，静态方法的调用不再需要依赖PowerMock。
    // 创建模拟对象
try (MockedStatic<ProductService> mockedStatic = Mockito.mockStatic(ProductService.class)) {// 利用Stub进行返回值模拟mockedStatic.when(ProductService::staticMethod).thenReturn("Mock static method called.");// 调用静态方法String staticMethodReturn = ProductService.staticMethod();// 断言// 应该返回模拟结果Assertions.assertEquals("Mock static method called.", staticMethodReturn, "应当返回模拟结果！");// 不应该返回真实结果Assertions.assertNotEquals("Static method called.", staticMethodReturn, "不应该返回实际结果！");
}
    f. 调用Mock对象真实方法。
    // 模拟返回值
Mockito.doReturn(new Product().setId(2L)).when(productService).getById(1L);
// 断言
// Mock生效。返回Mock值
Assertions.assertEquals(2L, productService.getById(1L).getId(), "调用模拟方法返回2L");
// 验证方法被调用过至少一次
Mockito.verify(productService, Mockito.atLeastOnce()).getById(1L);// 调用实际方法
Mockito.doCallRealMethod().when(productService).getById(1L);
// 断言
// 调用真实方法，返回实际值
Assertions.assertEquals(1L, productService.getById(1L).getId(), "调用真实方法返回1L");
// 验证方法调用次数增加一次，为2次
Mockito.verify(productService, Mockito.times(2)).getById(1L);
  4. 特殊方法模拟。借助PowerMock对私有方法、静态方法进行测试。
    测试代码示例
    // 使用PowerMockRunner进行测试
@RunWith(PowerMockRunner.class)
// 将静态方法、私有方法的类在这里声明
@PrepareForTest({OrderService.class})
public class OrderServiceTest {@Mockprivate ProductService productService;@InjectMocksprivate OrderService orderService;}
    a. 模拟私有方法的调用
    Long id = 1L;
// 使用PowerMock模拟orderService方法的执行
orderService = PowerMockito.spy(orderService);
// 将orderService的getOrderUser方法返回值改为“Mocked order User:”
String mockedReturn = "Mocked order User: " + id;
PowerMockito.doReturn(mockedReturn).when(orderService, "getOrderUser", Mockito.any());
// 调用orderService的getById方法，getById调用静态方法getOrderUser
Order order = orderService.getById(id);
// 验证私有方法被调用过
PowerMockito.verifyPrivate(orderService).invoke("getOrderUser", Mockito.any());
// 验证orderService的getOrderUser方法被调用了1次
PowerMockito.verifyPrivate(orderService, Mockito.times(1)).invoke("getOrderUser", Mockito.any());
// 验证order的user值为Mock的返回值
Assertions.assertEquals(mockedReturn, order.getUser());
    b. 真实调用私有方法
    Long id = 1L;
// 使用PowerMock模拟orderService方法的执行
orderService = PowerMockito.spy(orderService);
// 调用orderService的私有方法getOrderUser
String orderUser = Whitebox.invokeMethod(orderService, "getOrderUser", id);
// 验证私有方法被调用过
PowerMockito.verifyPrivate(orderService).invoke("getOrderUser", Mockito.any());
// 验证orderService的getOrderUser方法被调用了1次
PowerMockito.verifyPrivate(orderService, Mockito.times(1)).invoke("getOrderUser", Mockito.any());
// 验证order的user值为“Order User:”，未被修改
Assertions.assertEquals("Order User: " + id, orderUser);
    c. 模拟静态方法的调用。这里写法有些怪，verify方法后必须再跟一次静态方法调用
    PowerMockito.mockStatic(OrderService.class);
// 将orderService的staticMethod方法返回值改为“Mocked order static method called.”
String mockedReturn = "Mocked order static method called.";
PowerMockito.when(OrderService.staticMethod()).thenReturn(mockedReturn);
// 调用静态方法
String staticResult = OrderService.staticMethod();
// 验证静态方法被调用过。这里写法有些怪，verify方法后必须跟一次方法调用
PowerMockito.verifyStatic(OrderService.class);
OrderService.staticMethod();
// 验证静态方法被调用过1次。这里写法有些怪，verify方法后必须跟一次方法调用
PowerMockito.verifyStatic(OrderService.class, Mockito.times(1));
OrderService.staticMethod();
// 验证staticResult值为Mock的返回值
Assertions.assertEquals(mockedReturn, staticResult);
    d. 模拟构造方法的调用
    // 将Order对象构造方法的返回值改为2L
Order mockOrder = new Order(2L);
PowerMockito.whenNew(Order.class).withArguments(1L).thenReturn(mockOrder);
// 调用Order对象构造方法
Order mockResult = new Order(1L);
// 验证返回值为2L
Assertions.assertEquals(mockResult.getId(), mockOrder.getId());
  5. 验证方法调用。确认被模拟的依赖方法调用是否符合预期（被调用或未被调用）
    a. 验证方法从未被调用过
    // 模拟方法返回值
Mockito.doReturn(new Product().setId(2L)).when(productService).getById(1L);
// 调用productService的getById方法，未调用orderService的getById方法
productService.getById(1L);
// 验证productService的getById方法被调用过
Mockito.verify(productService).getById(Mockito.anyLong());
// 验证orderService的getById方法未被调用过
Mockito.verify(orderService, Mockito.never()).getById(1L);
    b. 验证方法被调用过（至少一次）
    // 模拟方法返回值
Mockito.doReturn(new Product().setId(2L)).when(productService).getById(1L);
// 触发一次调用
productService.getById(1L);
// 触发第二次调用
productService.getById(1L);// 验证方法至少被调用一次
Mockito.verify(productService, Mockito.atLeastOnce()).getById(Mockito.anyLong());
    c. 验证方法被调用指定次数
    // 模拟方法返回值
Mockito.doReturn(new Product().setId(2L)).when(productService).getById(1L);// 触发一次调用
productService.getById(1L);
// 验证方法至少被调用一次
Mockito.verify(productService, Mockito.atLeastOnce()).getById(Mockito.anyLong());
// 验证方法被调用一次
Mockito.verify(productService, Mockito.atLeastOnce()).getById(Mockito.anyLong());// 触发第二次调用
productService.getById(1L);
// 验证方法被调用两次
Mockito.verify(productService, Mockito.times(2)).getById(Mockito.anyLong());

四、完整实例

  1. Controller代码测试。
    a. 被测试代码
    @RestController
@RequestMapping("/order")
@RequiredArgsConstructor(onConstructor_ = {@Lazy})
public class OrderController {private final OrderService orderService;@GetMapping("/{id}")public Order info(@PathVariable Long id) {return orderService.getById(id);}}
    b. 单元测试代码
    @WebMvcTest(OrderController.class)
public class OrderControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;@MockBeanprivate OrderService orderService;@Test@SneakyThrowspublic void testInfo() {// 期望返回的对象Order order = new Order(1L);// 对OrderService的返回值进行模拟Mockito.doReturn(order).when(orderService).getById(order.getId());// 构造一个请求MockHttpServletRequestBuilder requestBuilder = MockMvcRequestBuilders.get("/order/" + order.getId()).accept(MediaType.APPLICATION_JSON);// 执行请求ResultActions resultActions = mockMvc.perform(requestBuilder);// 验证Http响应状态码resultActions.andExpect(status().isOk());// 使用JsonPath验证查询到的Id为1resultActions.andExpect(MockMvcResultMatchers.jsonPath("$.id").value(order.getId()));// 获取响应对象MockHttpServletResponse response = resultActions.andReturn().getResponse();// 解析响应内容，进行复杂验证Order respObj = JSON.parseObject(response.getContentAsString(), Order.class);Assertions.assertEquals(order.getId(), respObj.getId());}}

注意：@MockBean 不能使用Mokicto 中的@Mock 或@Spy进行替换；

  1. Service代码测试。Service层代码业务逻辑复杂，需要进行全覆盖。
    a. 被测试代码
    @Service
@RequiredArgsConstructor(onConstructor_ = {@Lazy})
public class UserService {private final UserMapper userMapper;public Integer save(UserCreateRequest createRequest) {// 用户密码不能等于123456if ("123456".equals(createRequest.getPassword())) {throw new InvalidParamException("用户密码太简单了！");}// 检查用户是否存在User user = userMapper.selectByUsername(createRequest.getUsername());if (user == null) {// 用户不存在则进行新增return this.create(createRequest);}// 用户存在，则按照用户名进行更新// 用户密码不能包含生日this.update(user, createRequest);return user.getId();}/*** 新增用户** @param createRequest 用户创建请求* @return 用户Id*/public Integer create(UserCreateRequest createRequest) {// 用户不存在则进行新增User createValue = new User();createValue.setUsername(createRequest.getUsername());// 从老系统查询数据User oldUser = oldUserFeign.getByUsername(createRequest.getUsername());if (oldUser == null) {// 如果在老系统不存在，使用默认值填充createValue.setSex("未知");} else {// 如果在老系统存在，使用老系统用户信息进行填充createValue.setBirthday(oldUser.getBirthday());createValue.setSex(oldUser.getSex());}// 保存到数据库return userMapper.create(createValue);}/*** 更新用户** @param user          用户* @param createRequest 更新参数*/public void update(User user, UserCreateRequest createRequest) {String formatUserBirthday = user.getBirthday().replace("-", "");if (createRequest.getPassword().contains(formatUserBirthday)) {throw new InvalidParamException("用户密码不能包含生日！");}User updateUser = new User();updateUser.setUsername(createRequest.getUsername());updateUser.setPassword(createRequest.getPassword());// 更新到数据库userMapper.update(updateUser);}}
    b. 单元测试代码
    @ExtendWith(MockitoExtension.class)
public class UserServiceTest {@Mockprivate UserMapper userMapper;@Mockprivate OldUserFeign oldUserFeign;@Spy@InjectMocksprivate UserService userService;/*** 测试使用简单密码保存用户信息* 1、验证使用简单密码创建用户时，应当抛出异常* 2、验证非简单密码创建用户，应当能够正确保存*/@Testpublic void testSaveSimplePasswd() {// 验证使用简单密码创建用户时，应当抛出异常UserCreateRequest simplePasswdRequest = new UserCreateRequest("user-01", "123456");// 执行被测试方法，并验证异常类型是否匹配InvalidParamException assertThrows = Assertions.assertThrows(InvalidParamException.class, () -> userService.save(simplePasswdRequest), "简单密码应当抛出异常");// 验证异常信息是否匹配Assertions.assertEquals("用户密码太简单了！", assertThrows.getMessage(), "简单密码异常信息不匹配!");// 抛出异常后，或许代码不应该继续执行Mockito.verify(userMapper, Mockito.never()).selectByUsername(simplePasswdRequest.getUsername());// 验证非简单密码创建用户，应当不会抛出异常UserCreateRequest normalPasswdRequest = new UserCreateRequest("user-01", "12345678");// 执行被测试方法，且不会抛出异常userService.save(normalPasswdRequest);// 未抛出异常，后续代码应当执行一次Mockito.verify(userMapper, Mockito.times(1)).selectByUsername(normalPasswdRequest.getUsername());}/*** 测试使用不存在的用户名保存用户信息，应当执行新增操作，且更新操作不会执行*/@Testpublic void testSaveNotExistUsername() {// 用户名不存在的用户请求UserCreateRequest notExistUsernameRequest = new UserCreateRequest("user-01", "12345678");// 模拟UserMapper.selectByUsername返回值Mockito.doReturn(null).when(userMapper).selectByUsername(notExistUsernameRequest.getUsername());// 模拟UserService.create方法返回值Mockito.doReturn(1).when(userService).create(notExistUsernameRequest);// 执行被测试方法Integer createdUserId = userService.save(notExistUsernameRequest);// 未抛出异常，UserMapper.selectByUsername应当执行一次Mockito.verify(userMapper, Mockito.times(1)).selectByUsername(notExistUsernameRequest.getUsername());// 未抛出异常，UserService.create应当执行一次Mockito.verify(userService, Mockito.times(1)).create(notExistUsernameRequest);// 用户不存在，UserService.update方法不应该被执行Mockito.verify(userService, Mockito.never()).update(Mockito.any(), Mockito.any());// UserService.create返回1，UserService.save返回值也应当为1Assertions.assertEquals(1, createdUserId, "新增用户Id应该为1!");}/*** 验证使用已存在的用户名保存用户信息，应当执行更新操作，且新增操作不会被执行*/@Testpublic void testSaveExistUsername() {User user = new User().setId(1);// 用户名存在的用户请求UserCreateRequest existUsernameRequest = new UserCreateRequest("user-01", "12345678");// 模拟UserMapper.selectByUsername返回值Mockito.doReturn(user).when(userMapper).selectByUsername(existUsernameRequest.getUsername());// 模拟UserService.update调用，但是没有返回值Mockito.doNothing().when(userService).update(Mockito.any(), Mockito.any());// 执行被测试方法Integer updateUserId = userService.save(existUsernameRequest);// 未抛出异常，UserMapper.selectByUsername应当执行一次Mockito.verify(userMapper, Mockito.times(1)).selectByUsername(existUsernameRequest.getUsername());// 用户存在，UserService.create方法不应该被执行Mockito.verify(userService, Mockito.never()).create(Mockito.any());// 未抛出异常，UserService.update应当执行一次Mockito.verify(userService, Mockito.times(1)).update(Mockito.any(), Mockito.any());}}

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