淺談.Net Core后端單元測(cè)試的實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2021年03月09日 10:08:55 作者：寶樹吶

這篇文章主要介紹了淺談.Net Core后端單元測(cè)試的實(shí)現(xiàn)，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1. 前言

單元測(cè)試一直都是"好處大家都知道很多,但是因?yàn)榉N種原因沒有實(shí)施起來(lái)"的一個(gè)老大難問(wèn)題。具體是否應(yīng)該落地單元測(cè)試，以及落地的程度, 每個(gè)項(xiàng)目都有自己的情況。

本篇為個(gè)人認(rèn)為"如何更好地寫單元測(cè)試", 即更加 偏向?qū)嵺`向 中夾雜一些理論的分享。

下列示例的單元測(cè)試框架為 xUnit , Mock庫(kù)為 Moq

2. 為什么需要單元測(cè)試

優(yōu)點(diǎn)有很多, 這里提兩點(diǎn)我個(gè)人認(rèn)為的很明顯的好處

2.1 防止回歸

通常在進(jìn)行新功能/模塊的開發(fā)或者是重構(gòu)的時(shí)候，測(cè)試會(huì)進(jìn)行回歸測(cè)試原有的已存在的功能，以驗(yàn)證以前實(shí)現(xiàn)的功能是否仍能按預(yù)期運(yùn)行。

使用單元測(cè)試，可在每次生成后，甚至在更改一行代碼后重新運(yùn)行整套測(cè)試, 從而可以很大程度減少回歸缺陷。

2.2 減少代碼耦合

當(dāng)代碼緊密耦合或者一個(gè)方法過(guò)長(zhǎng)的時(shí)候，編寫單元測(cè)試會(huì)變得很困難。當(dāng)不去做單元測(cè)試的時(shí)候，可能代碼的耦合不會(huì)給人感覺那么明顯。為代碼編寫測(cè)試會(huì)自然地解耦代碼，變相提高代碼質(zhì)量和可維護(hù)性。

3. 基本原則和規(guī)范

3.1 3A原則

3A分別是"arrange、act、assert", 分別代表一個(gè)合格的單元測(cè)試方法的三個(gè)階段

事先的準(zhǔn)備
測(cè)試方法的實(shí)際調(diào)用
針對(duì)返回值的斷言

一個(gè)單元測(cè)試方法可讀性是編寫測(cè)試時(shí)最重要的方面之一。在測(cè)試中分離這些操作會(huì)明確地突出顯示調(diào)用代碼所需的依賴項(xiàng)、調(diào)用代碼的方式以及嘗試斷言的內(nèi)容.

所以在進(jìn)行單元測(cè)試的編寫的時(shí)候, 請(qǐng)使用注釋標(biāo)記出3A的各個(gè)階段的, 如下示例

[Fact]
public async Task VisitDataCompressExport_ShouldReturnEmptyResult_WhenFileTokenDoesNotExist()
{
  // arrange
  var mockFiletokenStore = new Mock<IFileTokenStore>();
  mockFiletokenStore
    .Setup(it => it.Get(It.IsAny<string>()))
    .Returns(string.Empty);

  var controller = new StatController(
    mockFiletokenStore.Object,
    null);

  // act
  var actual = await controller.VisitDataCompressExport("faketoken");

  // assert
  Assert.IsType<EmptyResult>(actual);
}

3.2 盡量避免直接測(cè)試私有方法

盡管私有方法可以通過(guò)反射進(jìn)行直接測(cè)試，但是在大多數(shù)情況下，不需要直接測(cè)試私有的private方法, 而是通過(guò)測(cè)試公共public方法來(lái)驗(yàn)證私有的private方法。

可以這樣認(rèn)為：private方法永遠(yuǎn)不會(huì)孤立存在。更應(yīng)該關(guān)心的是調(diào)用private方法的public方法的最終結(jié)果。

3.3 重構(gòu)原則

如果一個(gè)類/方法，有很多的外部依賴，造成單元測(cè)試的編寫困難。那么應(yīng)該考慮當(dāng)前的設(shè)計(jì)和依賴項(xiàng)是否合理。是否有部分可以存在解耦的可能性。選擇性重構(gòu)原有的方法，而不是硬著頭皮寫下去.

3.4 避免多個(gè)斷言

如果一個(gè)測(cè)試方法存在多個(gè)斷言，可能會(huì)出現(xiàn)某一個(gè)或幾個(gè)斷言失敗導(dǎo)致整個(gè)方法失敗。這樣不能從根本上知道是了解測(cè)試失敗的原因。

所以一般有兩種解決方案

拆分成多個(gè)測(cè)試方法
使用參數(shù)化測(cè)試, 如下示例

[Theory]
[InlineData(null)]
[InlineData("a")]
public void Add_InputNullOrAlphabetic_ThrowsArgumentException(string input)
{
  // arrange
  var stringCalculator = new StringCalculator();

  // act
  Action actual = () => stringCalculator.Add(input);

  // assert
  Assert.Throws<ArgumentException>(actual);
}

當(dāng)然如果是對(duì)對(duì)象進(jìn)行斷言, 可能會(huì)對(duì)對(duì)象的多個(gè)屬性都有斷言。此為例外。

3.5 文件和方法命名規(guī)范文件名規(guī)范

一般有兩種。比如針對(duì) UserController 下方法的單元測(cè)試應(yīng)該統(tǒng)一放在 UserControllerTest 或者 UserController_Test 下

單元測(cè)試方法名

單元測(cè)試的方法名應(yīng)該具有可讀性，讓整個(gè)測(cè)試方法在不需要注釋說(shuō)明的情況下可以被讀懂。格式應(yīng)該類似遵守如下

<被測(cè)試方法全名>_<期望的結(jié)果>_<給予的條件>

// 例子
[Fact]
public void Add_InputNullOrAlphabetic_ThrowsArgumentException()
{
 ...
}

4. 常用類庫(kù)介紹

4.1 xUnit/MsTest/NUnit

編寫.Net Core的單元測(cè)試?yán)@不過(guò)要選擇一個(gè)單元測(cè)試的框架, 三大單元測(cè)試框架中

MsTest是微軟官方出品的一個(gè)測(cè)試框架
NUnit沒用過(guò)
xUnit是.Net Foundation下的一個(gè)開源項(xiàng)目，并且被dotnet github上很多倉(cāng)庫(kù)(包括runtime)使用的單元測(cè)試框架

三大測(cè)試框架發(fā)展至今已是大差不差, 很多時(shí)候選擇只是靠個(gè)人的喜好。

個(gè)人偏好 xUnit 簡(jiǎn)潔的斷言

// xUnit
Assert.True()
Assert.Equal()

// MsTest
Assert.IsTrue()
Assert.AreEqual()

客觀地功能性地分析三大框架地差異可以參考如下

https://anarsolutions.com/automated-unit-testing-tools-comparison

4.2 Moq

官方倉(cāng)庫(kù)

https://github.com/moq/moq4

Moq是一個(gè)非常流行的模擬庫(kù), 只要有一個(gè)接口它就可以動(dòng)態(tài)生成一個(gè)對(duì)象, 底層使用的是Castle的動(dòng)態(tài)代理功能.

基本用法

在實(shí)際使用中可能會(huì)有如下場(chǎng)景

public class UserController
{
  private readonly IUserService _userService;
  
  public UserController(IUserService userService)
  {
    _userService = userService;
  }
  
  [HttpGet("{id}")]
  public IActionResult GetUser(int id)
  {
    var user = _userService.GetUser(id);
    
    if (user == null)
    {
      return NotFound();
    }
    else
    {
      ...
    }
  }
}

在進(jìn)行單元測(cè)試的時(shí)候, 可以使用 Moq 對(duì) _userService.GetUser 進(jìn)行模擬返回值

[Fact]
public void GetUser_ShouldReturnNotFound_WhenCannotFoundUser()
{
  // arrange
  // 新建一個(gè)IUserService的mock對(duì)象
  var mockUserService = new Mock<IUserService>();
  // 使用moq對(duì)IUserService的GetUs方法進(jìn)行mock: 當(dāng)入?yún)?33時(shí)返回null
  mockUserService
   .Setup(it => it.GetUser(233))
   .Return((User)null);
  var controller = new UserController(mockUserService.Object);
  
  // act
  var actual = controller.GetUser(233) as NotFoundResult;
  
  // assert
  // 驗(yàn)證調(diào)用過(guò)userService的GetUser方法一次，且入?yún)?33
  mockUserService.Verify(it => it.GetUser(233), Times.AtMostOnce());
}

4.3 AutoFixture

官方倉(cāng)庫(kù)

https://github.com/AutoFixture/AutoFixture

AutoFixture是一個(gè)假數(shù)據(jù)填充庫(kù)，旨在最小化3A中的 arrange 階段，使開發(fā)人員更容易創(chuàng)建包含測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)象，從而可以更專注與測(cè)試用例的設(shè)計(jì)本身。

基本用法

直接使用如下的方式創(chuàng)建強(qiáng)類型的假數(shù)據(jù)

[Fact]
public void IntroductoryTest()
{
  // arrange
  Fixture fixture = new Fixture();

  int expectedNumber = fixture.Create<int>();
  MyClass sut = fixture.Create<MyClass>();
  
  // act
  int result = sut.Echo(expectedNumber);
  
  // assert
  Assert.Equal(expectedNumber, result);
}

上述示例也可以和測(cè)試框架本身結(jié)合，比如xUnit

[Theory, AutoData]
public void IntroductoryTest(
  int expectedNumber, MyClass sut)
{
  // act
  int result = sut.Echo(expectedNumber);
  
  // assert
  Assert.Equal(expectedNumber, result);
}

5. 實(shí)踐中結(jié)合Visual Studio的使用

Visual Studio提供了完備的單元測(cè)試的支持，包括運(yùn)行. 編寫. 調(diào)試單元測(cè)試。以及查看單元測(cè)試覆蓋率等。

5.1 如何在Visual Studio中運(yùn)行單元測(cè)試

5.2 如何在Visual Studio中查看單元測(cè)試覆蓋率

如下功能需要Visual Studio 2019 Enterprise版本，社區(qū)版不帶這個(gè)功能。

如何查看覆蓋率

在測(cè)試窗口下，右鍵相應(yīng)的測(cè)試組點(diǎn)
點(diǎn)擊如下的"分析代碼覆蓋率"

6. 實(shí)踐中常見場(chǎng)景的Mock

主要

6.1 DbSet

使用EF Core過(guò)程中，如何mock DbSet是一個(gè)繞不過(guò)的坎。

方法一

參考如下鏈接的回答進(jìn)行自行封裝

https://stackoverflow.com/questions/31349351/how-to-add-an-item-to-a-mock-dbset-using-moq

方法二(推薦)

使用現(xiàn)成的庫(kù)(也是基于上面的方式封裝好的)

倉(cāng)庫(kù)地址：

https://github.com/romantitov/MockQueryable

使用范例

// 1. 測(cè)試時(shí)創(chuàng)建一個(gè)模擬的List<T>
var users = new List<UserEntity>()
{
 new UserEntity{LastName = "ExistLastName", DateOfBirth = DateTime.Parse("01/20/2012")},
 ...
};

// 2. 通過(guò)擴(kuò)展方法轉(zhuǎn)換成DbSet<UserEntity>
var mockUsers = users.AsQueryable().BuildMock();

// 3. 賦值給給mock的DbContext中的Users屬性
var mockDbContext = new Mock<DbContext>();
mockDbContext
 .Setup(it => it.Users)
 .Return(mockUsers);

6.2 HttpClient

使用RestEase/Refit的場(chǎng)景

如果使用的是 RestEase 或者 Refit 等第三方庫(kù)，具體接口的定義本質(zhì)上就是一個(gè)interface，所以直接使用moq進(jìn)行方法mock即可。

并且建議使用這種方式。

IHttpClientFactory

如果使用的是.Net Core自帶的 IHttpClientFactory 方式來(lái)請(qǐng)求外部接口的話，可以參考如下的方式對(duì) IHttpClientFactory 進(jìn)行mock

https://www.thecodebuzz.com/unit-test-mock-httpclientfactory-moq-net-core/

6.3 ILogger

由于ILogger的LogError等方法都是屬于擴(kuò)展方法，所以不需要特別的進(jìn)行方法級(jí)別的mock。

針對(duì)平時(shí)的一些使用場(chǎng)景封裝了一個(gè)幫助類, 可以使用如下的幫助類進(jìn)行Mock和Verify

public static class LoggerHelper
{
  public static Mock<ILogger<T>> LoggerMock<T>() where T : class
  {
    return new Mock<ILogger<T>>();
  }

  public static void VerifyLog<T>(this Mock<ILogger<T>> loggerMock, LogLevel level, string containMessage, Times times)
  {
    loggerMock.Verify(
    x => x.Log(
      level,
      It.IsAny<EventId>(),
      It.Is<It.IsAnyType>((o, t) => o.ToString().Contains(containMessage)),
      It.IsAny<Exception>(),
      (Func<It.IsAnyType, Exception, string>)It.IsAny<object>()),
    times);
  }

  public static void VerifyLog<T>(this Mock<ILogger<T>> loggerMock, LogLevel level, Times times)
  {
    loggerMock.Verify(
    x => x.Log(
      level,
      It.IsAny<EventId>(),
      It.IsAny<It.IsAnyType>(),
      It.IsAny<Exception>(),
      (Func<It.IsAnyType, Exception, string>)It.IsAny<object>()),
    times);
  }
}

使用方法

[Fact]
public void Echo_ShouldLogInformation()
{
  // arrange
  var mockLogger = LoggerHelpe.LoggerMock<UserController>();
  var controller = new UserController(mockLogger.Object);
  
  // act
  controller.Echo();
  
  // assert
  mockLogger.VerifyLog(LogLevel.Information, "hello", Times.Once());
}

7. 拓展

7.1 TDD介紹

TDD是測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)（Test-Driven Development）的英文簡(jiǎn)稱. 一般是先提前設(shè)計(jì)好單元測(cè)試的各種場(chǎng)景再進(jìn)行真實(shí)業(yè)務(wù)代碼的編寫，編織安全網(wǎng)以便將Bug扼殺在在搖籃狀態(tài)。