收藏！Java编程技巧之单元测试用例编写流程

本文系转载至公众号：收藏！Java编程技巧之单元测试用例编写流程转载系列的文章都是本人觉得写得非常好的，值得认真品读学习的文章。

温馨提示：本文较长，同学们可收藏后再看 :)

前言

清代杰出思想家章学诚有一句名言：“学必求其心得，业必贵其专精。”

意思是：学习上一定要追求心得体会，事业上一定要贵以专注精深。做技术就是这样，一件事如果做到了极致，就必然会有所心得体会。作者最近在一个项目上，追求单元测试覆盖率到极致，所以才有了这篇心得体会。

上一篇文章《Java单元测试技巧之PowerMock》除了介绍单元测试基础知识外，主要介绍了“为什么要编写单元测试”。很多同学读完后，还是不能快速地编写单元测试用例。而这篇文章，立足于“如何来编写单元测试用例”，能够让同学们“有章可循”，能快速地编写出单元测试用例。

一编写单元测试用例

1 测试框架简介

Mockito是一个单元测试模拟框架，可以让你写出优雅、简洁的单元测试代码。Mockito采用了模拟技术，模拟了一些在应用中依赖的复杂对象，从而把测试对象和依赖对象隔离开来。

PowerMock是一个单元测试模拟框架，是在其它单元测试模拟框架的基础上做出扩展。通过提供定制的类加载器以及一些字节码篡改技术的应用，PowerMock实现了对静态方法、构造方法、私有方法以及final方法的模拟支持等强大的功能。但是，正因为PowerMock进行了字节码篡改，导致部分单元测试用例并不被JaCoco统计覆盖率。

通过作者多年单元测试的编写经验，优先推荐使用Mockito提供的功能；只有在Mockito提供的功能不能满足需求时，才会采用PowerMock提供的功能；但是，不推荐使用影响JaCoco统计覆盖率的PowerMock功能。在本文中，我们也不会对影响JaCoco统计覆盖率的PowerMock功能进行介绍。

下面，将以Mockito为主、以PowerMock为辅，介绍一下如何编写单元测试用例。

2 测试框架引入

为了引入Mockito和PowerMock包，需要在maven项目的pom.xml文件中加入以下包依赖：

<dependency>
    <groupId>org.powermock</groupId>
    <artifactId>powermock-core</artifactId>
    <version>${powermock.version}</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.powermock</groupId>
    <artifactId>powermock-api-mockito2</artifactId>
    <version>${powermock.version}</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.powermock</groupId>
    <artifactId>powermock-module-junit4</artifactId>
    <version>${powermock.version}</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

其中，powermock.version为2.0.9，为当前的最新版本，可根据实际情况修改。在PowerMock包中，已经包含了对应的Mockito和JUnit包，所以无需单独引入Mockito和JUnit包。

3 典型代码案例

一个典型的服务代码案例如下：

/**
 * 用户服务类
 */
@Service
public class UserService {
    /** 服务相关 */
    /** 用户DAO */
    @Autowired
    private UserDAO userDAO;
    /** 标识生成器 */
    @Autowired
    private IdGenerator idGenerator;

    /** 参数相关 */
    /** 可以修改 */
    @Value("${userService.canModify}")
    private Boolean canModify;

    /**
     * 创建用户
     *
     * @param userCreate 用户创建
     * @return 用户标识
     */
    public Long createUser(UserVO userCreate) {
        // 获取用户标识
        Long userId = userDAO.getIdByName(userCreate.getName());

        // 根据存在处理
        // 根据存在处理: 不存在则创建
        if (Objects.isNull(userId)) {
            userId = idGenerator.next();
            UserDO create = new UserDO();
            create.setId(userId);
            create.setName(userCreate.getName());
            userDAO.create(create);
        }
        // 根据存在处理: 已存在可修改
        else if (Boolean.TRUE.equals(canModify)) {
            UserDO modify = new UserDO();
            modify.setId(userId);
            modify.setName(userCreate.getName());
            userDAO.modify(modify);
        }
        // 根据存在处理: 已存在禁修改
        else {
            throw new UnsupportedOperationException("不支持修改");
        }

        // 返回用户标识
        return userId;
    }
}

4 测试用例编写

采用Mockito和PowerMock单元测试模拟框架，编写的单元测试用例如下：

UserServiceTest.java

/**
 * 用户服务测试类
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class UserServiceTest {
    /** 模拟依赖对象 */
    /** 用户DAO */
    @Mock
    private UserDAO userDAO;
    /** 标识生成器 */
    @Mock
    private IdGenerator idGenerator;

    /** 定义被测对象 */
    /** 用户服务 */
    @InjectMocks
    private UserService userService;

    /**
     * 在测试之前
     */
    @Before
    public void beforeTest() {
        // 注入依赖对象
        Whitebox.setInternalState(userService, "canModify", Boolean.TRUE);
    }

    /**
     * 测试: 创建用户-新
     */
    @Test
    public void testCreateUserWithNew() {
        // 模拟依赖方法
        // 模拟依赖方法: userDAO.getByName
        Mockito.doReturn(null).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());
        // 模拟依赖方法: idGenerator.next
        Long userId = 1L;
        Mockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();

        // 调用被测方法
        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateVO.json");
        UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class);
        Assert.assertEquals("用户标识不一致", userId, userService.createUser(userCreate));

        // 验证依赖方法
        // 验证依赖方法: userDAO.getByName
        Mockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName());
        // 验证依赖方法: idGenerator.next
        Mockito.verify(idGenerator).next();
        // 验证依赖方法: userDAO.create
        ArgumentCaptor<UserDO> userCreateCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);
        Mockito.verify(userDAO).create(userCreateCaptor.capture());
        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateDO.json");
        Assert.assertEquals("用户创建不一致", text, JSON.toJSONString(userCreateCaptor.getValue()));

        // 验证依赖对象
        Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO);
    }

    /**
     * 测试: 创建用户-旧
     */
    @Test
    public void testCreateUserWithOld() {
        // 模拟依赖方法
        // 模拟依赖方法: userDAO.getByName
        Long userId = 1L;
        Mockito.doReturn(userId).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());

        // 调用被测方法
        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateVO.json");
        UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class);
        Assert.assertEquals("用户标识不一致", userId, userService.createUser(userCreate));

        // 验证依赖方法
        // 验证依赖方法: userDAO.getByName
        Mockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName());
        // 验证依赖方法: userDAO.modify
        ArgumentCaptor<UserDO> userModifyCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);
        Mockito.verify(userDAO).modify(userModifyCaptor.capture());
        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userModifyDO.json");
        Assert.assertEquals("用户修改不一致", text, JSON.toJSONString(userModifyCaptor.getValue()));

        // 验证依赖对象
        Mockito.verifyNoInteractions(idGenerator);
        Mockito.verifyNoMoreInteractions(userDAO);
    }

    /**
     * 测试: 创建用户-异常
     */
    @Test
    public void testCreateUserWithException() {
        // 注入依赖对象
        Whitebox.setInternalState(userService, "canModify", Boolean.FALSE);

        // 模拟依赖方法
        // 模拟依赖方法: userDAO.getByName
        Long userId = 1L;
        Mockito.doReturn(userId).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());

        // 调用被测方法
        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateVO.json");
        UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class);
        UnsupportedOperationException exception = Assert.assertThrows("返回异常不一致",
            UnsupportedOperationException.class, () -> userService.createUser(userCreate));
        Assert.assertEquals("异常消息不一致", "不支持修改", exception.getMessage());
    }
}

userCreateVO.json

{"name":"test"}

userCreateDO.json

{"id":1,"name":"test"}

userModifyDO.json

{"id":1,"name":"test"}

通过执行以上测试用例，可以看到对源代码进行了100%的行覆盖。

二测试用例编写流程

通过上一章编写Java类单元测试用例的实践，可以总结出以下Java类单元测试用例的编写流程：

单元测试用例编写流程

上面一共有3个测试用例，这里仅以测试用例testCreateUserWithNew(测试：创建用户-新)为例说明。

1 定义对象阶段

第1步是定义对象阶段，主要包括定义被测对象、模拟依赖对象（类成员）、注入依赖对象（类成员）3大部分。

定义被测对象

在编写单元测试时，首先需要定义被测对象，或直接初始化、或通过Spy包装……其实，就是把被测试服务类进行实例化。

/** 定义被测对象 */
/** 用户服务 */
@InjectMocks
private UserService userService;

模拟依赖对象（类成员）

在一个服务类中，我们定义了一些类成员对象——服务（Service）、数据访问对象（DAO）、参数（Value）等。在Spring框架中，这些类成员对象通过@Autowired、@Value等方式注入，它们可能涉及复杂的环境配置、依赖第三方接口服务……但是，在单元测试中，为了解除对这些类成员对象的依赖，我们需要对这些类成员对象进行模拟。

/** 模拟依赖对象 */
/** 用户DAO */
@Mock
private UserDAO userDAO;
/** 标识生成器 */
@Mock
private IdGenerator idGenerator;

注入依赖对象（类成员）

当模拟完这些类成员对象后，我们需要把这些类成员对象注入到被测试类的实例中。以便在调用被测试方法时，可能使用这些类成员对象，而不至于抛出空指针异常。

/** 定义被测对象 */
/** 用户服务 */
@InjectMocks
private UserService userService;
/**
 * 在测试之前
 */
@Before
public void beforeTest() {
    // 注入依赖对象
    Whitebox.setInternalState(userService, "canModify", Boolean.TRUE);
}

2 模拟方法阶段

第2步是模拟方法阶段，主要包括模拟依赖对象（参数或返回值）、模拟依赖方法2大部分。

模拟依赖对象（参数或返回值）

通常，在调用一个方法时，需要先指定方法的参数，然后获取到方法的返回值。所以，在模拟方法之前，需要先模拟该方法的参数和返回值。

Long userId = 1L;

模拟依赖方法

在模拟完依赖的参数和返回值后，就可以利用Mockito和PowerMock的功能，进行依赖方法的模拟。如果依赖对象还有方法调用，还需要模拟这些依赖对象的方法。

// 模拟依赖方法
// 模拟依赖方法: userDAO.getByName
Mockito.doReturn(null).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());
// 模拟依赖方法: idGenerator.next
Mockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();

3 调用方法阶段

第3步是调用方法阶段，主要包括模拟依赖对象（参数）、调用被测方法、验证参数对象（返回值）3步。

模拟依赖对象（参数）

在调用被测方法之前，需要模拟被测方法的参数。如果这些参数还有方法调用，还需要模拟这些参数的方法。

String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateVO.json");
UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class);

调用被测方法

在准备好参数对象后，就可以调用被测试方法了。如果被测试方法有返回值，需要定义变量接收返回值；如果被测试方法要抛出异常，需要指定期望的异常。

userService.createUser(userCreate)

验证数据对象（返回值）

在调用被测试方法后，如果被测试方法有返回值，需要验证这个返回值是否符合预期；如果被测试方法要抛出异常，需要验证这个异常是否满足要求。

Assert.assertEquals("用户标识不一致", userId, userService.createUser(userCreate));

4 验证方法阶段

第4步是验证方法阶段，主要包括验证依赖方法、验证数据对象（参数）、验证依赖对象3步。

验证依赖方法

作为一个完整的测试用例，需要对每一个模拟的依赖方法调用进行验证。

// 验证依赖方法
// 验证依赖方法: userDAO.getByName
Mockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName());
// 验证依赖方法: idGenerator.next
Mockito.verify(idGenerator).next();
// 验证依赖方法: userDAO.create
ArgumentCaptor userCreateCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);
Mockito.verify(userDAO).create(userCreateCaptor.capture());

验证数据对象（参数）

对应一些模拟的依赖方法，有些参数对象是被测试方法内部生成的。为了验证代码逻辑的正确性，就需要对这些参数对象进行验证，看这些参数对象值是否符合预期。

text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userCreateDO.json");
Assert.assertEquals("用户创建不一致", text, JSON.toJSONString(userCreateCaptor.getValue()));

验证依赖对象

作为一个完整的测试用例，应该保证每一个模拟的依赖方法调用都进行了验证。正好，Mockito提供了一套方法，用于验证模拟对象所有方法调用都得到了验证。

// 验证依赖对象
Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO);

三定义被测对象

在编写单元测试时，首先需要定义被测对象，或直接初始化、或通过Spy包装……其实，就是把被测试服务类进行实例化。

1 直接构建对象

直接构建一个对象，总是简单又直接。

UserService userService = new UserService();

2 利用Mockito.spy方法

Mockito提供一个spy功能，用于拦截那些尚未实现或不期望被真实调用的方法，默认所有方法都是真实方法，除非主动去模拟对应方法。所以，利用spy功能来定义被测对象，适合于需要模拟被测类自身方法的情况，适用于普通类、接口和虚基类。

UserService userService = Mockito.spy(new UserService());
UserService userService = Mockito.spy(UserService.class);
AbstractOssService ossService = Mockito.spy(AbstractOssService.class);

3 利用@Spy注解

@Spy注解跟Mockito.spy方法一样，可以用来定义被测对象，适合于需要模拟被测类自身方法的情况，适用于普通类、接口和虚基类。@Spy注解需要配合@RunWith注解使用。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class CompanyServiceTest {
    @Spy
    private UserService userService = new UserService();

    ...
}

注意：@Spy注解对象需要初始化。如果是虚基类或接口，可以用Mockito.mock方法实例化。

4 利用@InjectMocks注解

@InjectMocks注解用来创建一个实例，并将其它对象（@Mock、@Spy或直接定义的对象）注入到该实例中。所以，@InjectMocks注解本身就可以用来定义被测对象。@InjectMocks注解需要配合@RunWith注解使用。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class UserServiceTest {
    @InjectMocks
    private UserService userService;
    ...

}

四模拟依赖对象

在编写单元测试用例时，需要模拟各种依赖对象——类成员、方法参数和方法返回值。

1 直接构建对象

如果需要构建一个对象，最简单直接的方法就是——定义对象并赋值。

Long userId = 1L;
String userName = "admin";
UserDO user = new User();
user.setId(userId);
user.setName(userName);
List userIdList = Arrays.asList(1L, 2L, 3L);

2 反序列化对象

如果对象字段或层级非常庞大，采用直接构建对象方法，可能会编写大量构建程序代码。这种情况，可以考虑反序列化对象，将会大大减少程序代码。由于JSON字符串可读性高，这里就以JSON为例，介绍反序列化对象。

反序列化模型对象

String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "user.json");
UserDO user = JSON.parseObject(text, UserDO.class);

反序列化集合对象

String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userList.json");
List userList = JSON.parseArray(text, UserDO.class);

反序列化映射对象

String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userMap.json");
Map userMap = JSON.parseObject(text, new TypeReference>() {});

3 利用Mockito.mock方法

Mockito提供一个mock功能，用于拦截那些尚未实现或不期望被真实调用的方法，默认所有方法都已被模拟——方法为空并返回默认值（null或0），除非主动执行doCallRealMethod或thenCallRealMethod操作，才能够调用真实的方法。

利用Mockito.mock方法模拟依赖对象，主要用于以下几种情形：

只使用类实例，不使用类属性；
类属性太多，但使用其中少量属性（可以mock属性返回值）；
类是接口或虚基类，并不关心其具体实现类。

MockClass mockClass = Mockito.mock(MockClass.class);
List userIdList = (List)Mockito.mock(List.class);

4 利用@Mock注解

@Mock注解跟Mockito.mock方法一样，可以用来模拟依赖对象，适用于普通类、接口和虚基类。@Mock注解需要配合@RunWith注解使用。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class UserServiceTest {
    @Mock
    private UserDAO userDAO;
    ...

}

5 利用Mockito.spy方法

Mockito.spy方法跟Mockito.mock方法功能相似，只是Mockito.spy方法默认所有方法都是真实方法，除非主动去模拟对应方法。

UserService userService = Mockito.spy(new UserService());
UserService userService = Mockito.spy(UserService.class);
AbstractOssService ossService = Mockito.spy(AbstractOssService.class);

6 利用@Spy注解

@Spy注解跟Mockito.spy方法一样，可以用来模拟依赖对象，适用于普通类、接口和虚基类。@Spy注解需要配合@RunWith注解使用。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class CompanyServiceTest {
    @Spy
    private UserService userService = new UserService();

    ...
}

注意：@Spy注解对象需要初始化。如果是虚基类或接口，可以用Mockito.mock方法实例化。

五注入依赖对象

1 利用Setter方法注入

如果类定义了Setter方法，可以直接调用方法设置字段值。

userService.setMaxCount(100);
userService.setUserDAO(userDAO);

2 利用ReflectionTestUtils.setField方法注入

JUnit提供ReflectionTestUtils.setField方法设置属性字段值。

ReflectionTestUtils.setField(userService, "maxCount", 100);
ReflectionTestUtils.setField(userService, "userDAO", userDAO);

3 利用Whitebox.setInternalState方法注入

PowerMock提供Whitebox.setInternalState方法设置属性字段值。

Whitebox.setInternalState(userService, "maxCount", 100);
Whitebox.setInternalState(userService, "userDAO", userDAO);

4 利用@InjectMocks注解注入

@InjectMocks注解用来创建一个实例，并将其它对象（@Mock、@Spy或直接定义的对象）注入到该实例中。@InjectMocks注解需要配合@RunWith注解使用。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class UserServiceTest {
    @Mock
    private UserDAO userDAO;
    private Boolean canModify;

    @InjectMocks
    private UserService userService;
    ...
}

5 设置静态常量字段值

有时候，我们需要对静态常量对象进行模拟，然后去验证是否执行了对应分支下的方法。比如：需要模拟Lombok的@Slf4j生成的log静态常量。但是，Whitebox.setInternalState方法和@InjectMocks注解并不支持设置静态常量，需要自己实现一个设置静态常量的方法：

public final class FieldHelper {
    public static void setStaticFinalField(Class clazz, String fieldName, Object fieldValue) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        Field field = clazz.getDeclaredField(fieldName);
        FieldUtils.removeFinalModifier(field);
        FieldUtils.writeStaticField(field, fieldValue, true);
    }
}

具体使用方法如下：

FieldHelper.setStaticFinalField(UserService.class, "log", log);

注意：经过测试，该方法对于int、Integer等基础类型并不生效，应该是编译器常量优化导致。

六模拟依赖方法

1 根据返回模拟方法

模拟无返回值方法

Mockito.doNothing().when(userDAO).delete(userId);

模拟方法单个返回值

Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(userId);
Mockito.when(userDAO.get(userId)).thenReturn(user);

模拟方法多个返回值

直接列举出多个返回值：

Mockito.doReturn(record0, record1, record2, null).when(recordReader).read();
Mockito.when(recordReader.read()).thenReturn(record0, record1, record2, null);

转化列表为多个返回值：

List recordList = ...;
Mockito.doReturn(recordList.get(0), recordList.subList(1, recordList.size()).toArray()).when(recordReader).read();
Mockito.when(recordReader.read()).thenReturn(recordList.get(0), recordList.subList(1, recordList.size()).toArray());

模拟方法定制返回值

可利用Answer定制方法返回值：

Map userMap = ...;
Mockito.doAnswer(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0)))
    .when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong()))
    .thenReturn(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0)));
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong()))
    .then(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0)));

模拟方法抛出单个异常

指定单个异常类型：

Mockito.doThrow(PersistenceException.class).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(PersistenceException.class);

指定单个异常对象：

Mockito.doThrow(exception).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(exception);

模拟方法抛出多个异常

指定多个异常类型：

Mockito.doThrow(PersistenceException.class, RuntimeException.class).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(PersistenceException.class, RuntimeException.class);

指定多个异常对象：

Mockito.doThrow(exception1, exception2).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(exception1, exception2);

直接调用真实方法

Mockito.doCallRealMethod().when(userService).getUser(userId);
Mockito.when(userService.getUser(userId)).thenCallRealMethod();

2 根据参数模拟方法

Mockito提供do-when语句和when-then语句模拟方法。

模拟无参数方法

对于无参数的方法模拟：

Mockito.doReturn(deleteCount).when(userDAO).deleteAll();
Mockito.when(userDAO.deleteAll()).thenReturn(deleteCount);

模拟指定参数方法

对于指定参数的方法模拟：

Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(userId);
Mockito.when(userDAO.get(userId)).thenReturn(user);

模拟任意参数方法

在编写单元测试用例时，有时候并不关心传入参数的具体值，可以使用Mockito参数匹配器的any方法。Mockito提供了anyInt、anyLong、anyString、anyList、anySet、anyMap、any(Class clazz)等方法来表示任意值。

Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());
Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenReturn(user);

模拟可空参数方法

Mockito参数匹配器的any具体方法，并不能够匹配null对象。而Mockito提供一个nullable方法，可以匹配包含null对象的任意对象。此外，Mockito.any()方法也可以用来匹配可空参数。

Mockito.doReturn(user).when(userDAO)
    .queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.nullable(Long.class));
Mockito.when(userDAO.queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.<Long>any()))
    .thenReturn(user);

模拟必空参数方法

同样，如果要匹配null对象，可以使用isNull方法，或使用eq(null)。

Mockito.doReturn(user).when(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.isNull());
Mockito.when(userDAO.queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.eq(null))).thenReturn(user);

模拟不同参数方法

Mockito支持按不同的参数分别模拟同一方法。

Mockito.doReturn(user1).when(userDAO).get(1L);
Mockito.doReturn(user2).when(userDAO).get(2L);
...

注意：如果一个参数满足多个模拟方法条件，会以最后一个模拟方法为准。

模拟可变参数方法

对于一些变长度参数方法，可以按实际参数个数进行模拟：

Mockito.when(userService.delete(Mockito.anyLong()).thenReturn(true);
Mockito.when(userService.delete(1L, 2L, 3L).thenReturn(true);

也可以用Mockito.any()模拟一个通用匹配方法：

Mockito.when(userService.delete(Mockito.<Long>any()).thenReturn(true);

注意：Mockito.any()并不等于Mockito.any(Class type),前者可以匹配null和类型T的可变参数，后者只能匹配T必填参数。

3 模拟其它特殊方法

模拟final方法

PowerMock提供对final方法的模拟，方法跟模拟普通方法一样。但是，需要把对应的模拟类添加到@PrepareForTest注解中。

// 添加@PrepareForTest注解
@PrepareForTest({UserService.class})

// 跟模拟普通方法完全一致
Mockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();
Mockito.when(idGenerator.next()).thenReturn(userId);

模拟私有方法

PowerMock提供提对私有方法的模拟，但是需要把私有方法所在的类放在@PrepareForTest注解中。

PowerMockito.doReturn(true).when(UserService.class, "isSuper", userId);
PowerMockito.when(UserService.class, "isSuper", userId).thenReturn(true);

模拟构造方法

PowerMock提供PowerMockito.whenNew方法来模拟构造方法，但是需要把使用构造方法的类放在@PrepareForTest注解中。

PowerMockito.whenNew(UserDO.class).withNoArguments().thenReturn(userDO);
PowerMockito.whenNew(UserDO.class).withArguments(userId, userName).thenReturn(userDO);

模拟静态方法

PowerMock提供PowerMockito.mockStatic和PowerMockito.spy来模拟静态方法类，然后就可以模拟静态方法了。同样，需要把对应的模拟类添加到@PrepareForTest注解中。

// 模拟对应的类
PowerMockito.mockStatic(HttpHelper.class);
PowerMockito.spy(HttpHelper.class);

// 模拟对应的方法
PowerMockito.when(HttpHelper.httpPost(SERVER_URL)).thenReturn(response);
PowerMockito.doReturn(response).when(HttpHelper.class, "httpPost", SERVER_URL);
PowerMockito.when(HttpHelper.class, "httpPost", SERVER_URL).thenReturn(response);

注意：第一种方式不适用于PowerMockito.spy模拟的静态方法类。

七调用被测方法

在准备好参数对象后，就可以调用被测试方法了。

如果把方法按访问权限分类，可以简单地分为有访问权限和无访问权限两种。但实际上，Java语言中提供了public、protected、private和缺失共4种权限修饰符，在不同的环境下又对应不同的访问权限。具体映射关系如下：

Untitled

下面，将根据有访问权限和无访问权限两种情况，来介绍如何调用被测方法。

1 调用构造方法

调用有访问权限的构造方法

可以直接调用有访问权限的构造方法。

UserDO user = new User();
UserDO user = new User(1L, "admin");

调用无访问权限的构造方法

调用无访问权限的构造方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeConstructor方法。

Whitebox.invokeConstructor(NumberHelper.class);
Whitebox.invokeConstructor(User.class, 1L, "admin");

备注：该方法也可以调用有访问权限的构造方法，但是不建议使用。

2 调用普通方法

调用有访问权限的普通方法

可以直接调用有访问权限的普通方法。

userService.deleteUser(userId);
User user = userService.getUser(userId);

调用无权限访问的普通方法

调用无访问权限的普通方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeMethod方法。

User user = (User)Whitebox.invokeMethod(userService, "isSuper", userId);

也可以使用PowerMock提供Whitebox.getMethod方法和PowerMockito.method方法，可以直接获取对应类方法对象。然后，通过Method的invoke方法，可以调用没有访问权限的方法。

Method method = Whitebox.getMethod(UserService.class, "isSuper", Long.class);
Method method = PowerMockito.method(UserService.class, "isSuper", Long.class);
User user = (User)method.invoke(userService, userId);

备注：该方法也可以调用有访问权限的普通方法，但是不建议使用。

3 调用静态方法

调用有权限访问的静态方法

可以直接调用有访问权限的静态方法。

boolean isPositive = NumberHelper.isPositive(-1);

调用无权限访问的静态方法

调用无权限访问的静态方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeMethod方法。

String value = (String)Whitebox.invokeMethod(JSON.class, "toJSONString", object);

备注：该方法也可以调用有访问权限的静态方法，但是不建议使用。

八验证依赖方法

在单元测试中，验证是确认模拟的依赖方法是否按照预期被调用或未调用的过程。

Mockito提供了许多方法来验证依赖方法调用，给我们编写单元测试用例带来了很大的帮助。

1 根据参数验证方法调用

验证无参数方法调用

Mockito.verify(userDAO).deleteAll();

验证指定参数方法调用

Mockito.verify(userDAO).delete(userId);Mockito.verify(userDAO).delete(Mockito.eq(userId));

验证任意参数方法调用

Mockito.verify(userDAO).delete(Mockito.anyLong());

验证可空参数方法调用

Mockito.verify(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.nullable(Long.class));

验证必空参数方法调用

Mockito.verify(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.isNull());

验证可变参数方法调用

对于一些变长度参数方法，可以按实际参数个数进行验证：

Mockito.verify(userService).delete(Mockito.any(Long.class));
Mockito.verify(userService).delete(1L, 2L, 3L);

也可以用Mockito.any()进行通用验证：

Mockito.verify(userService).delete(Mockito.<Long>any());

2 验证方法调用次数

验证方法默认调用1次

Mockito.verify(userDAO).delete(userId);

验证方法从不调用

Mockito.verify(userDAO, Mockito.never()).delete(userId);

验证方法调用n次

Mockito.verify(userDAO, Mockito.times(n)).delete(userId);

验证方法调用至少1次

Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeastOnce()).delete(userId);

验证方法调用至少n次

Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeast(n)).delete(userId);

验证方法调用最多1次

Mockito.verify(userDAO, Mockito.atMostOnce()).delete(userId);

验证方法调用最多n次

Mockito.verify(userDAO, Mockito.atMost(n)).delete(userId);

验证方法调用指定n次

Mockito允许按顺序进行验证方法调用，未被验证到的方法调用将不会被标记为已验证。

Mockito.verify(userDAO, Mockito.call(n)).delete(userId);

验证对象及其方法调用1次

用于验证对象及其方法调用1次，如果该对象还有别的方法被调用或者该方法调用了多次，都将导致验证方法调用失败。

Mockito.verify(userDAO, Mockito.only()).delete(userId);

相当于：

Mockito.verify(userDAO).delete(userId);
Mockito.verifyNoMoreInteractions(userDAO);

3 验证方法调用并捕获参数值

Mockito提供ArgumentCaptor类来捕获参数值，通过调用forClass(Class clazz)方法来构建一个ArgumentCaptor对象，然后在验证方法调用时来捕获参数，最后获取到捕获的参数值并验证。如果一个方法有多个参数都要捕获并验证，那就需要创建多个ArgumentCaptor对象。

ArgumentCaptor的主要接口方法：

capture方法，用于捕获方法参数；
getValue方法，用于获取捕获的参数值，如果捕获了多个参数值，该方法只返回最后一个参数值；
getAllValues方法，用户获取捕获的所有参数值。

使用ArgumentCaptor.forClass方法定义参数捕获器

在测试用例方法中，直接使用ArgumentCaptor.forClass方法定义参数捕获器。

ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);
Mockito.verify(userDAO).modify(userCaptor.capture());
UserDO user = userCaptor.getValue();

注意：定义泛型类的参数捕获器时，存在强制类型转换，会引起编译器警告。

使用@Captor注解定义参数捕获器

也可以用Mockito提供的@Captor注解，在测试用例类中定义参数捕获器。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class UserServiceTest {
    @Captor
    private ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor;
    @Test
    public void testModifyUser() {
        ...
        Mockito.verify(userDAO).modify(userCaptor.capture());
        UserDO user = userCaptor.getValue();
    }
}

注意：定义泛型类的参数捕获器时，由于是Mockito自行初始化，不会引起编译器警告。

捕获多次方法调用的参数值列表

ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);
Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeastOnce()).modify(userCaptor.capture());
List<UserDO> userList = userCaptor.getAllValues();

4 验证其它特殊方法

验证final方法调用

final方法的验证跟普通方法类似，这里不再累述。

验证私有方法调用

PowerMockito提供verifyPrivate方法验证私有方法调用。

PowerMockito.verifyPrivate(myClass, times(1)).invoke("unload", any(List.class));

验证构造方法调用

PowerMockito提供verifyNew方法验证构造方法调用。

PowerMockito.verifyNew(MockClass.class).withNoArguments();
PowerMockito.verifyNew(MockClass.class).withArguments(someArgs);

验证静态方法调用

PowerMockito提供verifyStatic方法验证静态方法调用。

PowerMockito.verifyStatic(StringUtils.class);StringUtils.isEmpty(string);

九验证数据对象

JUnit测试框架中Assert类就是断言工具类，主要验证单元测试中实际数据对象与期望数据对象一致。在调用被测方法时，需要对返回值和异常进行验证；在验证方法调用时，也需要对捕获的参数值进行验证。

1 验证数据对象空值

验证数据对象为空

通过JUnit提供的Assert.assertNull方法验证数据对象为空。

Assert.assertNull("用户标识必须为空", userId);

验证数据对象非空

通过JUnit提供的Assert.assertNotNull方法验证数据对象非空。

Assert.assertNotNull("用户标识不能为空", userId);

2 验证数据对象布尔值

验证数据对象为真

通过JUnit提供的Assert.assertTrue方法验证数据对象为真。

Assert.assertTrue("返回值必须为真", NumberHelper.isPositive(1));

验证数据对象为假

通过JUnit提供的Assert.assertFalse方法验证数据对象为假。

Assert.assertFalse("返回值必须为假", NumberHelper.isPositive(-1));

3 验证数据对象引用

在单元测试用例中，对于一些参数或返回值对象，不需要验证对象具体取值，只需要验证对象引用是否一致。

验证数据对象一致

JUnit提供的Assert.assertSame方法验证数据对象一致。

UserDO expectedUser = ...;
Mockito.doReturn(expectedUser).when(userDAO).get(userId);
UserDO actualUser = userService.getUser(userId);
Assert.assertSame("用户必须一致", expectedUser, actualUser);

验证数据对象不一致

JUnit提供的Assert.assertNotSame方法验证数据对象一致。

UserDO expectedUser = ...;
Mockito.doReturn(expectedUser).when(userDAO).get(userId);
UserDO actualUser = userService.getUser(otherUserId);
Assert.assertNotSame("用户不能一致", expectedUser, actualUser);

4 验证数据对象值

JUnit提供Assert.assertEquals、Assert.assertNotEquals、Assert.assertArrayEquals方法组，可以用来验证数据对象值是否相等。

验证简单数据对象

对于简单数据对象（比如：基础类型、包装类型、实现了equals的数据类型……），可以直接通过JUnit的Assert.assertEquals和Assert.assertNotEquals方法组进行验证。

Assert.assertNotEquals("用户名称不一致", "admin", userName);
Assert.assertEquals("账户金额不一致", 10000.0D, accountAmount, 1E-6D);

验证简单数组或集合对象

对于简单数组对象（比如：基础类型、包装类型、实现了equals的数据类型……），可以直接通过JUnit的Assert.assertArrayEquals方法组进行验证。对于简单集合对象，也可以通过Assert.assertEquals方法验证。

Long[] userIds = ...;
Assert.assertArrayEquals("用户标识列表不一致", new Long[] {1L, 2L, 3L}, userIds);

List<Long> userIdList = ...;
Assert.assertEquals("用户标识列表不一致", Arrays.asList(1L, 2L, 3L), userIdList);

验证复杂数据对象

对于复杂的JavaBean数据对象，需要验证JavaBean数据对象的每一个属性字段。

UserDO user = ...;
Assert.assertEquals("用户标识不一致", Long.valueOf(1L), user.getId());
Assert.assertEquals("用户名称不一致", "admin", user.getName());
Assert.assertEquals("用户公司标识不一致", Long.valueOf(1L), user.getCompany().getId());

验证复杂数组或集合对象

对于复杂的JavaBean数组和集合对象，需要先展开数组和集合对象中每一个JavaBean数据对象，然后验证JavaBean数据对象的每一个属性字段。

List<UserDO> expectedUserList = ...;
List<UserDO> actualUserList = ...;
Assert.assertEquals("用户列表长度不一致", expectedUserList.size(), actualUserList.size());
UserDO[] expectedUsers = expectedUserList.toArray(new UserDO[0]);
UserDO[] actualUsers = actualUserList.toArray(new UserDO[0]);
for (int i = 0; i < actualUsers.length; i++) {
    Assert.assertEquals(String.format("用户(%s)标识不一致", i), expectedUsers[i].getId(), actualUsers[i].getId());
    Assert.assertEquals(String.format("用户(%s)名称不一致", i), expectedUsers[i].getName(), actualUsers[i].getName());
	  Assert.assertEquals("用户公司标识不一致", expectedUsers[i].getCompany().getId(),  actualUsers[i].getCompany().getId());
    ...
}

通过序列化验证数据对象

如上一节例子所示，当数据对象过于复杂时，如果采用Assert.assertEquals依次验证每个JavaBean对象、验证每一个属性字段，测试用例的代码量将会非常庞大。这里，推荐使用序列化手段简化数据对象的验证，比如利用JSON.toJSONString方法把复杂的数据对象转化为字符串，然后再使用Assert.assertEquals方法进行验证字符串。但是，序列化值必须具备有序性、一致性和可读性。

List<UserDO> userList = ...;
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userList.json");
Assert.assertEquals("用户列表不一致", text, JSON.toJSONString(userList));

通常使用JSON.toJSONString方法把Map对象转化为字符串，其中key-value的顺序具有不确定性，无法用于验证两个对象是否一致。这里，JSON提供序列化选项SerializerFeature.MapSortField(映射排序字段)，可以用于保证序列化后的key-value的有序性。

Map<Long, Map<String, Object>> userMap = ...;
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), "userMap.json");
Assert.assertEquals("用户映射不一致", text, JSON.toJSONString(userMap, SerializerFeature.MapSortField));

验证数据对象私有属性字段

有时候，单元测试用例需要对复杂对象的私有属性字段进行验证。而PowerMockito提供的Whitebox.getInternalState方法，获取轻松地获取到私有属性字段值。

@Rule
private ExpectedException exception = ExpectedException.none();
@Test
public void testGetUser() {
    // 模拟依赖方法
    Long userId = 123L;
    Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId);
    // 调用被测方法
    exception.expect(ExampleException.class);
    exception.expectMessage(String.format("用户(%s)不存在", userId));
    userService.getUser(userId);
}

5 验证异常对象内容

异常作为Java语言的重要特性，是Java语言健壮性的重要体现。捕获并验证异常数据内容，也是测试用例的一种。

通过@Test注解验证异常对象

JUnit的注解@Test提供了一个expected属性，可以指定一个期望的异常类型，用来捕获并验证异常。但是，这种方式只能验证异常类型，并不能验证异常原因和消息。

@Test(expected = ExampleException.class)
public void testGetUser() {
    // 模拟依赖方法
    Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId);

    // 调用被测方法
    userService.getUser(userId);
}

通过@Rule注解验证异常对象

如果想要验证异常原因和消息，就需求采用@Rule注解定义ExpectedException对象，然后在测试方法的前面声明要捕获的异常类型、原因和消息。

@Rule
private ExpectedException exception = ExpectedException.none();
@Test
public void testGetUser() {
    // 模拟依赖方法
    Long userId = 123L;
    Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId);
    // 调用被测方法
    exception.expect(ExampleException.class);
    exception.expectMessage(String.format("用户(%s)不存在", userId));
    userService.getUser(userId);
}

通过Assert.assertThrows验证异常对象

在最新版的JUnit中，提供了一个更为简洁的异常验证方式——Assert.assertThrows方法。

@Test
public void testGetUser() {
    // 模拟依赖方法
    Long userId = 123L;
    Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId);
    // 调用被测方法
    ExampleException exception = Assert.assertThrows("异常类型不一致", ExampleException.class, () -> userService.getUser(userId));
    Assert.assertEquals("异常消息不一致", "处理异常", exception.getMessage());
}

十验证依赖对象

1 验证模拟对象没有任何方法调用

Mockito提供了verifyNoInteractions方法，可以验证模拟对象在被测试方法中没有任何调用。

Mockito.verifyNoInteractions(idGenerator, userDAO);

2 验证模拟对象没有更多方法调用

Mockito提供了verifyNoMoreInteractions方法，在验证模拟对象所有方法调用后使用，可以验证模拟对象所有方法调用是否都得到验证。如果模拟对象存在任何未验证的方法调用，就会抛出NoInteractionsWanted异常。

Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO);

备注：Mockito的verifyZeroInteractions方法与verifyNoMoreInteractions方法功能相同，但是目前前者已经被废弃。

3 清除模拟对象所有方法调用标记

在编写单元测试用例时，为了减少单元测试用例数和代码量，可以把多组参数定义在同一个单元测试用例中，然后用for循环依次执行每一组参数的被测方法调用。为了避免上一次测试的方法调用影响下一次测试的方法调用验证，最好使用Mockito提供clearInvocations方法清除上一次的方法调用。

// 清除所有对象调用
Mockito.clearInvocations();
// 清除指定对象调用
Mockito.clearInvocations(idGenerator, userDAO);

十一典型案例及解决方案

这里，只收集了几个经典案例，解决了特定环境下的特定问题。

1 测试框架特性导致问题

在编写单元测试用例时，或多或少会遇到一些问题，大多数是由于对测试框架特性不熟悉导致，比如：

Mockito不支持对静态方法、构造方法、final方法、私有方法的模拟；
Mockito的any相关的参数匹配方法并不支持可空参数和空参数；
采用Mockito的参数匹配方法时，其它参数不能直接用常量或变量，必须使用Mockito的eq方法；
使用when-then语句模拟Spy对象方法会先执行真实方法，应该使用do-when语句；
PowerMock对静态方法、构造方法、final方法、私有方法的模拟需要把对应的类添加到@PrepareForTest注解中；
PowerMock模拟JDK的静态方法、构造方法、final方法、私有方法时，需要把使用这些方法的类加入到@PrepareForTest注解中，从而导致单元测试覆盖率不被统计；
PowerMock使用自定义的类加载器来加载类，可能导致系统类加载器认为有类型转换问题；需要加上@PowerMockIgnore({“javax.crypto.*”})注解，来告诉PowerMock这个包不要用PowerMock的类加载器加载，需要采用系统类加载器来加载。
……

对于这些问题，可以根据提示信息查阅相关资料解决，这里就不再累述了。

2 捕获参数值已变更问题

在编写单元测试用例时，通常采用ArgumentCaptor进行参数捕获，然后对参数对象值进行验证。如果参数对象值没有变更，这个步骤就没有任何问题。但是，如果参数对象值在后续流程中发生变更，就会导致验证参数值失败。

原始代码

public <T> void readData(RecordReader recordReader, int batchSize, Function<Record, T> dataParser, Predicate<List<T>> dataStorage) {
    try {
        // 依次读取数据
        Record record;
        boolean isContinue = true;
        List<T> dataList = new ArrayList<>(batchSize);
        while (Objects.nonNull(record = recordReader.read()) && isContinue) {
            // 解析添加数据
            T data = dataParser.apply(record);
            if (Objects.nonNull(data)) {
                dataList.add(data);
            }

            // 批量存储数据
            if (dataList.size() == batchSize) {
                isContinue = dataStorage.test(dataList);
                dataList.clear();
            }
        }

        // 存储剩余数据
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(dataList)) {
            dataStorage.test(dataList);
            dataList.clear();
        }
    } catch (IOException e) {
        String message = READ_DATA_EXCEPTION;
        log.warn(message, e);
        throw new ExampleException(message, e);
    }
}

测试用例

@Test
public void testReadData() throws Exception {
    // 模拟依赖方法
    // 模拟依赖方法: recordReader.read
    Record record0 = Mockito.mock(Record.class);
    Record record1 = Mockito.mock(Record.class);
    Record record2 = Mockito.mock(Record.class);
    TunnelRecordReader recordReader = Mockito.mock(TunnelRecordReader.class);
    Mockito.doReturn(record0, record1, record2, null).when(recordReader).read();
    // 模拟依赖方法: dataParser.apply
    Object object0 = new Object();
    Object object1 = new Object();
    Object object2 = new Object();
    Function<Record, Object> dataParser = Mockito.mock(Function.class);
    Mockito.doReturn(object0).when(dataParser).apply(record0);
    Mockito.doReturn(object1).when(dataParser).apply(record1);
    Mockito.doReturn(object2).when(dataParser).apply(record2);
    // 模拟依赖方法: dataStorage.test
    Predicate<List<Object>> dataStorage = Mockito.mock(Predicate.class);
    Mockito.doReturn(true).when(dataStorage).test(Mockito.anyList());

    // 调用测试方法
    odpsService.readData(recordReader, 2, dataParser, dataStorage);

    // 验证依赖方法
    // 模拟依赖方法: recordReader.read
    Mockito.verify(recordReader, Mockito.times(4)).read();
    // 模拟依赖方法: dataParser.apply
    Mockito.verify(dataParser, Mockito.times(3)).apply(Mockito.any(Record.class));
    // 验证依赖方法: dataStorage.test
    ArgumentCaptor<List<Object>> recordListCaptor = ArgumentCaptor.forClass(List.class);
    Mockito.verify(dataStorage, Mockito.times(2)).test(recordListCaptor.capture());
    Assert.assertEquals("数据列表不一致", Arrays.asList(Arrays.asList(object0, object1), Arrays.asList(object2)), recordListCaptor.getAllValues());
}

问题现象

执行单元测试用例失败，抛出以下异常信息：

java.lang.AssertionError: 数据列表不一致 expected:<[[java.lang.Object@1e3469df, java.lang.Object@79499fa], [java.lang.Object@48531d5]]> but was:<[[], []]>

问题原因

由于参数dataList在调用dataStorage.test方法后，都被主动调用dataList.clear方法进行清空。由于ArgumentCaptor捕获的是对象引用，所以最后捕获到了同一个空列表。

解决方案

可以在模拟依赖方法dataStorage.test时，保存传入参数的当前值进行验证。代码如下：

@Test
public void testReadData() throws Exception {
    // 模拟依赖方法
    ...
    // 模拟依赖方法: dataStorage.test
    List<Object> dataList = new ArrayList<>();
    Predicate<List<Object>> dataStorage = Mockito.mock(Predicate.class);
    Mockito.doAnswer(invocation -> dataList.addAll((List<Object>)invocation.getArgument(0)))
        .when(dataStorage).test(Mockito.anyList());
    // 调用测试方法
    odpsService.readData(recordReader, 2, dataParser, dataStorage);
    // 验证依赖方法
    ...
    // 验证依赖方法: dataStorage.test
    Mockito.verify(dataStorage, Mockito.times(2)).test(Mockito.anyList());
    Assert.assertEquals("数据列表不一致", Arrays.asList(object0, object1, object2), dataList);
}

3 模拟Lombok的log对象问题

Lombok的@Slf4j注解，广泛地应用于Java项目中。在某些代码分支里，可能只有log记录日志的操作，为了验证这个分支逻辑被正确执行，需要在单元测试用例中对log记录日志的操作进行验证。

原始方法

@Slf4j
@Service
public class ExampleService {
    public void recordLog(int code) {
        if (code == 1) {
            log.info("执行分支1");
            return;
        }
        if (code == 2) {
            log.info("执行分支2");
            return;
        }
        log.info("执行默认分支");
    }
    ...
}

测试用例

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class ExampleServiceTest {
    @Mock
    private Logger log;
    @InjectMocks
    private ExampleService exampleService;
    @Test
    public void testRecordLog1() {
        exampleService.recordLog(1);
        Mockito.verify(log).info("执行分支1");
    }
}

问题现象

执行单元测试用例失败，抛出以下异常信息：

Wanted but not invoked:logger.info("执行分支1");

原因分析

经过调式跟踪，发现ExampleService中的log对象并没有被注入。通过编译发现，Lombok的@Slf4j注解在ExampleService类中生成了一个静态常量log，而@InjectMocks注解并不支持静态常量的注入。

解决方案

采用作者实现的FieldHelper.setStaticFinalField方法，可以实现对静态常量的注入模拟对象。

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class ExampleServiceTest {
    @Mock
    private Logger log;
    @InjectMocks
    private ExampleService exampleService;
    @Before
    public void beforeTest() throws Exception {
        FieldHelper.setStaticFinalField(ExampleService.class, "log", log);
    }
    @Test
    public void testRecordLog1() {
        exampleService.recordLog(1);
        Mockito.verify(log).info("执行分支1");
    }
}

4 兼容Pandora等容器问题

阿里巴巴的很多中间件，都是基于Pandora容器的，在编写单元测试用例时，可能会遇到一些坑。

原始方法

@Slf4j
public class MetaqMessageSender {
    @Autowired
    private MetaProducer metaProducer;
    public String sendMetaqMessage(String topicName, String tagName, String messageKey, String messageBody) {
        try {
            // 组装消息内容
            Message message = new Message();
            message.setTopic(topicName);
            message.setTags(tagName);
            message.setKeys(messageKey);
            message.setBody(messageBody.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

            // 发送消息请求
            SendResult sendResult = metaProducer.send(message);
            if (sendResult.getSendStatus() != SendStatus.SEND_OK) {
                String msg = String.format("发送标签(%s)消息(%s)状态错误(%s)", tagName, messageKey, sendResult.getSendStatus());
                log.warn(msg);
                throw new ReconsException(msg);
            }
            log.info(String.format("发送标签(%s)消息(%s)状态成功:%s", tagName, messageKey, sendResult.getMsgId()));

            // 返回消息标识
            return sendResult.getMsgId();
        } catch (MQClientException | RemotingException | MQBrokerException | InterruptedException e) {
            // 记录消息异常
            Thread.currentThread().interrupt();
            String message = String.format("发送标签(%s)消息(%s)状态异常:%s", tagName, messageKey, e.getMessage());
            log.warn(message, e);
            throw new ReconsException(message, e);
        }
    }
}

测试用例

@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class MetaqMessageSenderTest {
    @Mock
    private MetaProducer metaProducer;
    @InjectMocks
    private MetaqMessageSender metaqMessageSender;
    @Test
    public void testSendMetaqMessage() throws Exception {
        // 模拟依赖方法
        SendResult sendResult = new SendResult();
        sendResult.setMsgId("msgId");
        sendResult.setSendStatus(SendStatus.SEND_OK);
        Mockito.doReturn(sendResult).when(metaProducer).send(Mockito.any(Message.class));

        // 调用测试方法
        String topicName = "topicName";
        String tagName = "tagName";
        String messageKey = "messageKey";
        String messageBody = "messageBody";
        String messageId = metaqMessageSender.sendMetaqMessage(topicName, tagName, messageKey, messageBody);
        Assert.assertEquals("messageId不一致", sendResult.getMsgId(), messageId);

        // 验证依赖方法
        ArgumentCaptor<Message> messageCaptor = ArgumentCaptor.forClass(Message.class);
        Mockito.verify(metaProducer).send(messageCaptor.capture());
        Message message = messageCaptor.getValue();
        Assert.assertEquals("topicName不一致", topicName, message.getTopic());
        Assert.assertEquals("tagName不一致", tagName, message.getTags());
        Assert.assertEquals("messageKey不一致", messageKey, message.getKeys());
        Assert.assertEquals("messageBody不一致", messageBody, new String(message.getBody()));
    }
}

问题现象

执行单元测试用例失败，抛出以下异常信息：

java.lang.RuntimeException: com.alibaba.rocketmq.client.producer.SendResult was loaded by org.powermock.core.classloader.javassist.JavassistMockClassLoader@5d43661b, it should be loaded by Pandora Container. Can not load this fake sdk class.

原因分析

基于Pandora容器的中间件，需要使用Pandora容器加载。在上面测试用例中，使用了PowerMock容器加载，从而导致抛出类加载异常。

解决方案

首先，把PowerMockRunner替换为PandoraBootRunner。其次，为了使@Mock、@InjectMocks等Mockito注解生效，需要调用MockitoAnnotations.initMocks(this)方法进行初始化。

@RunWith(PandoraBootRunner.class)
public class MetaqMessageSenderTest {
    ...
    @Before
    public void beforeTest() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
    }
    ...
}

十二消除类型转换警告

在编写测试用例时，特别是泛型类型转换时，很容易产生类型转换警告。常见类型转换警告如下：

Type safety: Unchecked cast from Object to List<Object>
Type safety: Unchecked invocation forClass(Class<Map>) of the generic method forClass(Class<S>) of type ArgumentCaptor
Type safety: The expression of type ArgumentCaptor needs unchecked conversion to conform to ArgumentCaptor<Map<String,Object>>

作为一个有代码洁癖的轻微强迫症程序员，是绝对不容许这些类型转换警告产生的。于是，总结了以下方法来解决这些类型转换警告。

1 利用注解初始化

Mockito提供@Mock注解来模拟类实例，提供@Captor注解来初始化参数捕获器。由于这些注解实例是通过测试框架进行初始化的，所以不会产生类型转换警告。

问题代码

Map<Long, String> resultMap = Mockito.mock(Map.class);
ArgumentCaptor<Map<String, Object>> parameterMapCaptor = ArgumentCaptor.forClass(Map.class);

建议代码

@Mock
private Map<Long, String> resultMap;
@Captor
private ArgumentCaptor<Map<String, Object>> parameterMapCaptor;

2 利用临时类或接口

我们无法获取泛型类或接口的class实例，但是很容易获取具体类的class实例。这个解决方案的思路是——先定义继承泛型类的具体子类，然后mock、spy、forClass以及any出这个具体子类的实例，然后把具体子类实例转换为父类泛型实例。

问题代码

Function<Record, Object> dataParser = Mockito.mock(Function.class);
AbstractDynamicValue<Long, Integer> dynamicValue = Mockito.spy(AbstractDynamicValue.class);
ArgumentCaptor<ActionRequest<Void>> requestCaptor = ArgumentCaptor.forClass(ActionRequest.class);

建议代码

/** 定义临时类或接口 */
private interface DataParser extends Function<Record, Object> {};
private static abstract class AbstractTemporaryDynamicValue extends AbstractDynamicValue<Long, Integer> {};
private static class VoidActionRequest extends ActionRequest<Void> {};

/** 使用临时类或接口 */
Function<Record, Object> dataParser = Mockito.mock(DataParser.class);
AbstractDynamicValue<Long, Integer> dynamicValue = Mockito.spy(AbstractTemporaryDynamicValue.class);
ArgumentCaptor<ActionRequest<Void>> requestCaptor = ArgumentCaptor.forClass(VoidActionRequest.class);

3 利用CastUtils.cast方法

SpringData包中提供一个CastUtils.cast方法，可以用于类型的强制转换。这个解决方案的思路是——利用CastUtils.cast方法屏蔽类型转换警告。

问题代码

Function<Record, Object> dataParser = Mockito.mock(Function.class);
ArgumentCaptor<ActionRequest<Void>> requestCaptor = ArgumentCaptor.forClass(ActionRequest.class);
Map<Long, Double> scoreMap = (Map<Long, Double>)method.invoke(userService);

建议代码

Function<Record, Object> dataParser = CastUtils.cast(Mockito.mock(Function.class));
ArgumentCaptor<ActionRequest<Void>> requestCaptor = CastUtils.cast(ArgumentCaptor.forClass(ActionRequest.class));
Map<Long, Double> scoreMap = CastUtils.cast(method.invoke(userService));

这个解决方案，不需要定义注解，也不需要定义临时类或接口，能够让测试用例代码更为精简，所以作者重点推荐使用。如果不愿意引入SpringData包，也可以自己参考实现该方法，只是该方法会产生类型转换警告。

注意：CastUtils.cast方法本质是——先转换为Object类型，再强制转换对应类型，本身不会对类型进行校验。所以，CastUtils.cast方法好用，但是不要乱用，否则就是大坑（只有执行时才能发现问题）。

4 利用类型自动转换方法

在Mockito中，提供形式如下的方法——泛型类型只跟返回值有关，而跟输入参数无关。这样的方法，可以根据调用方法的参数类型自动转换，而无需手动强制类型转换。如果手动强制类型转换，反而会产生类型转换警告。

<T> T getArgument(int index);
public static <T> T any();
public static synchronized <T> T invokeMethod(Object instance, String methodToExecute, Object... arguments) throws Exception;

问题代码

Mockito.doAnswer(invocation -> dataList.addAll((List<Object>)invocation.getArgument(0)))
    .when(dataStorage).test(Mockito.anyList());
Mockito.doThrow(e).when(workflow).beginToPrepare((ActionRequest<Void>)Mockito.any());
Map<Long, Double> scoreMap = (Map<Long, Double>)Whitebox.invokeMethod(userService, "getScoreMap");

建议代码

Mockito.doAnswer(invocation -> dataList.addAll(invocation.getArgument(0)))
    .when(dataStorage).test(Mockito.anyList());
Mockito.doThrow(e).when(workflow).beginToPrepare(Mockito.any());
Map<Long, Double> scoreMap = Whitebox.invokeMethod(userService, "getScoreMap");

其实，SpringData的CastUtils.cast方法之所以这么强悍，也是采用了类型自动转化方法。

5 利用doReturn-when语句代替when-thenReturn语句

Mockito的when-thenReturn语句需要对返回类型强制校验，而doReturn-when语句不会对返回类型强制校验。利用这个特性，可以利用doReturn-when语句代替when-thenReturn语句解决类型转换警告。

问题代码

List<String> valueList = Mockito.mock(List.class);
Mockito.when(listOperations.range(KEY, start, end)).thenReturn(valueList);

建议代码

List<?> valueList = Mockito.mock(List.class);
Mockito.doReturn(valueList).when(listOperations).range(KEY, start, end);

6 利用Whitebox.invokeMethod方法代替Method.invoke方法

JDK提供的Method.invoke方法返回的是Object类型，转化为具体类型时需要强制转换，会产生类型转换警告。而PowerMock提供的Whitebox.invokeMethod方法返回类型可以自动转化，不会产生类型转换警告

问题代码

Method method = PowerMockito.method(UserService.class, "getScoreMap");
Map<Long, Double> scoreMap = (Map<Long, Double>)method.invokeMethod(userService);

建议代码

Map<Long, Double> scoreMap = Whitebox.invokeMethod(userService, "getScoreMap");

7 利用instanceof关键字

在具体类型强制转换时，建议利用instanceof关键字先判断类型，否则会产生类型转换警告。

问题代码

JSONArray jsonArray = (JSONArray)object;
...

建议代码

if (object instanceof JSONArray) {
    JSONArray jsonArray = (JSONArray)object;
    ...
}

8 利用Class.cast方法

在泛型类型强制转换时，会产生类型转换警告。可以采用泛型类的cast方法转换，从而避免产生类型转换警告。

问题代码

public static <V> V parseValue(String text, Class<V> clazz) {
    if (Objects.equals(clazz, String.class)) {
        return (V)text;
    }
    return JSON.parseObject(text, clazz);
}

建议代码

ublic static <V> V parseValue(String text, Class<V> clazz) {
    if (Objects.equals(clazz, String.class)) {
        return clazz.cast(text);
    }
    return JSON.parseObject(text, clazz);
}

9 避免不必要的类型转换

有时候，没有必要进行类型转换，就尽量避免类型转换。比如：把Object类型转换为具体类型，但又把具体类型当Object类型使用，就没有必要进行类型转换。像这种情况，可以合并表达式或定义基类变量，从而避免不必要的类型转化。

问题代码

Boolean isSupper = (Boolean)method.invokeMethod(userService, userId);
Assert.assertEquals("期望值不为真", Boolean.TRUE, isSupper);

List<UserVO> userList = (Map<Long, Double>)method.invokeMethod(userService, companyId);
Assert.assertEquals("期望值不一致", expectedJson, JSON.toJSONString(userList));

建议代码

Assert.assertEquals("期望值不为真", Boolean.TRUE, method.invokeMethod(userService, userId));

Object userList = method.invokeMethod(userService, companyId);
Assert.assertEquals("期望值不一致", expectedJson, JSON.toJSONString(userList));

后记

登妙峰山记山高路远车难骑，精疲力尽人易弃。多少妙峰登顶者，又练心境又练力！

骑行的人，一定要沉得住气、要吃得了苦、要耐得住寂寞、要意志坚定不移、要体力够猛够持久……恰好，这也正是技术人所要具备的精神。只要技术人做到了这些，练就了好的“心境”和“体力”，才有可能登上技术的“妙峰山”。

收藏！Java编程技巧之单元测试用例编写流程

前言

一 编写单元测试用例

1 测试框架简介

2 测试框架引入

3 典型代码案例

4 测试用例编写

二 测试用例编写流程

1 定义对象阶段

2 模拟方法阶段

3 调用方法阶段

4 验证方法阶段

三 定义被测对象

四 模拟依赖对象

五 注入依赖对象

六 模拟依赖方法

七 调用被测方法

八 验证依赖方法

九 验证数据对象

十 验证依赖对象

十一 典型案例及解决方案

十二 消除类型转换警告

一编写单元测试用例

二测试用例编写流程

三定义被测对象

四模拟依赖对象

五注入依赖对象

六模拟依赖方法

七调用被测方法

八验证依赖方法

九验证数据对象

十验证依赖对象

十一典型案例及解决方案

十二消除类型转换警告