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Java中的单元测试与JUnit

article 2024/10/21 13:53:43

1.什么是单元测试？

单元测试是测试代码的最小单元，通常针对单个类或方法。单元测试旨在验证代码是否按预期运行，帮助发现潜在的逻辑错误和bug。一个好的单元测试应该具备以下特点：

独立性：每个测试应该独立执行，互不依赖。
快速性：单元测试应该快速运行，以便能够频繁地执行。
可重复性：测试结果应该稳定且可重复。

2.什么是JUnit？

JUnit是Java语言中的一个开源测试框架，能够帮助开发者编写可维护、可执行的测试代码。JUnit使得开发者可以方便地组织和执行测试，并生成详细的测试报告。

2.1JUnit的特点

简单易用：使用注解来标识测试方法和生命周期方法。
自动化测试：可以轻松集成到自动化构建工具中，如Maven、Gradle等。
丰富的断言功能：JUnit提供了一系列断言方法来验证测试结果是否符合预期。

3.如何使用JUnit编写测试？

要使用JUnit，首先需要将其依赖添加到项目中。对于Maven项目，可以在pom.xml中添加以下依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.13.2</version>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

3.1编写第一个JUnit测试

被测试类 Calculator.java：

public class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    
    public int subtract(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

测试类 CalculatorTest.java：

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.assertEquals;

public class CalculatorTest {
    
    @Test
    public void testAdd() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int result = calculator.add(2, 3);
        assertEquals(5, result);  // 断言结果应该为5
    }

    @Test
    public void testSubtract() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int result = calculator.subtract(5, 3);
        assertEquals(2, result);  // 断言结果应该为2
    }
}

在这个例子中，我们使用了两个测试方法testAdd()和testSubtract()，它们分别测试了add()和subtract()方法的正确性。使用@Test注解标记测试方法，assertEquals()方法用来检查实际结果是否与期望结果一致。

3.2常用的JUnit注解

@Test：标记一个方法为测试方法。
@Before：在每个测试方法之前执行，用于初始化一些准备工作。
@After：在每个测试方法之后执行，用于清理资源。
@BeforeClass：在所有测试方法运行之前执行，仅执行一次。
@AfterClass：在所有测试方法运行之后执行，仅执行一次。 @Ignore：忽略指定的测试方法。

例如：

import org.junit.*;

public class JUnitExample {

    // 在所有测试方法之前执行，仅执行一次
    @BeforeClass
    public static void setUpBeforeClass() throws Exception {
        System.out.println("执行 @BeforeClass：全局初始化...");
    }

    // 在所有测试方法之后执行，仅执行一次
    @AfterClass
    public static void tearDownAfterClass() throws Exception {
        System.out.println("执行 @AfterClass：全局清理...");
    }

    // 在每个测试方法之前执行
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        System.out.println("执行 @Before：测试方法前的初始化...");
    }

    // 在每个测试方法之后执行
    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        System.out.println("执行 @After：测试方法后的清理...");
    }

    // 标记为测试方法
    @Test
    public void testMethod1() {
        System.out.println("执行 @Test：测试方法1");
        Assert.assertEquals(1, 1);
    }

    // 标记为测试方法
    @Test
    public void testMethod2() {
        System.out.println("执行 @Test：测试方法2");
        Assert.assertTrue(true);
    }

    // 忽略此测试方法
    @Ignore("此测试方法被忽略")
    @Test
    public void ignoredTestMethod() {
        System.out.println("此测试方法应该不会被执行");
    }
}

输出：

执行 @BeforeClass：全局初始化...
执行 @Before：测试方法前的初始化...
执行 @Test：测试方法1
执行 @After：测试方法后的清理...
执行 @Before：测试方法前的初始化...
执行 @Test：测试方法2
执行 @After：测试方法后的清理...
执行 @AfterClass：全局清理...

3.3JUnit 常用的断言方法及其功能：

assertEquals(expected, actual)
验证两个值是否相等。支持基本类型和对象的比较（对象需要正确实现 equals() 方法）。

assertEquals(5, 3 + 2);  // 通过
assertEquals("hello", "hello");  // 通过

assertNotEquals(unexpected, actual)
验证两个值是否不相等。

assertNotEquals(5, 3 + 3);  // 通过

assertTrue(condition)
验证条件是否为 true。

assertTrue(5 > 3);  // 通过

assertFalse(condition)
验证条件是否为 false。

assertFalse(5 < 3);  // 通过

assertNull(object)
验证对象是否为 null。

assertNull(null);  // 通过

assertNotNull(object)
验证对象是否不为 null。

assertNotNull(new Object());  // 通过

assertSame(expected, actual)
验证两个对象是否引用同一个对象（比较内存地址）。

Object obj = new Object();
assertSame(obj, obj);  // 通过

assertNotSame(unexpected, actual)
验证两个对象是否不是同一个对象。

assertNotSame(new Object(), new Object());  // 通过

assertArrayEquals(expectedArray, actualArray)
验证两个数组是否相等（逐元素比较）。

int[] expected = {1, 2, 3};
int[] actual = {1, 2, 3};
assertArrayEquals(expected, actual);  // 通过

fail()
强制让测试失败，通常在某个逻辑不应该执行到的地方使用。

if (someCondition) {
    fail("不应执行到此处");
}

assertThrows(expectedType, executable)
验证某个操作是否抛出了指定类型的异常。

assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> {
    throw new IllegalArgumentException("异常测试");
});

assertTimeout(Duration, executable)
验证某个操作是否在指定时间内完成。

assertTimeout(Duration.ofSeconds(1), () -> {
    // 一些操作
});

3.4参数化测试

有时候我们希望对一个方法使用多组不同的输入进行测试，而不需要为每组输入编写单独的测试方法。JUnit支持参数化测试，允许我们以参数化的方式运行测试。

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.junit.runners.Parameterized;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import static org.junit.Assert.assertEquals;

@RunWith(Parameterized.class)
public class ParameterizedTest {

    private int input1;
    private int input2;
    private int expected;

    public ParameterizedTest(int input1, int input2, int expected) {
        this.input1 = input1;
        this.input2 = input2;
        this.expected = expected;
    }

    @Parameterized.Parameters
    public static Collection<Object[]> data() {
        return Arrays.asList(new Object[][] {
            {1, 1, 2},
            {2, 3, 5},
            {3, 5, 8}
        });
    }

    @Test
    public void testAdd() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        assertEquals(expected, calculator.add(input1, input2));
    }
}