Android单元测试(三)：JUnit单元测试框架的使用

摘要：我们写单元测试，一般都会用到一个或多个单元测试框架，在这里，我们介绍一下这个测试框架。除了帮我们找出所有的测试方法，并且方便运行意外，单元测试框架还帮我们做了其他事情。

我们写单元测试，一般都会用到一个或多个单元测试框架，在这里，我们介绍一下JUnit4这个测试框架。这是Java界用的最广泛，也是最基础的一个框架，其他的很多框架，包括我们后面会看到的Robolectric，都是基于或兼容JUnit4的。
然而首先要解决的问题是。。。

或者换句话说，单元测试框架能够为我们做什么呢？
从最基本的开始说起，假如我们有这样一个类：

public class Calculator {
    public int add(int one, int another) {
        // 为了简单起见，暂不考虑溢出等情况。
        return one + another;
    }

    public int multiply(int one, int another) {
        // 为了简单起见，暂不考虑溢出等情况。
        return one * another;
    }
}

如果不用单元测试框架的话，我们要怎么写测试代码呢？我们恐怕得写出下面这样的代码：

public class CalculatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int sum = calculator.add(1, 2);
        if(sum == 3) {
            System.out.println("add() works!")
        } else {
            System.out.println("add() does not works!")
        }

        int product = calculator.multiply(2, 4);
        if (product == 8) {
            System.out.println("multiply() works!")
        } else {
            System.out.println("multiply() does not works!")
        }
    }
}

然后我们再通过某种方式，比如命令行或IDE，运行这个CalculatorTest的main方法，在看着terminal的输出，才知道测试是通过还是失败。想想一下，如果我们有很多的类，每个类都有很多方法，那么就要写一堆这样的代码，每个类对于一个含有main方法的test类，同时main方法里面会有一堆代码。这样既写起来痛苦，跑起来更痛苦，比如说，你怎么样一次性跑所有的测试类呢？所以，一个测试框架为我们做的最基本的事情，就是允许我们按照某种更简单的方式写测试代码，把每一个测试单元写在一个测试方法里面，然后它会自动找出所有的测试方法，并且根据你的需要，运行所有的测试方法，或者是运行单个测试方法，或者是运行部分测试方法等等。
对于上面的Calculator例子，如果使用Junit的话，我们可以按照如下的方式写测试代码：

public class CalculatorTest {

    @Test
    public void testAdd() throws Exception {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int sum = calculator.add(1, 2);
        Assert.assertEquals(3, sum);
    }

    @Test
    public void testMultiply() throws Exception {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int product = calculator.multiply(2, 4);
        Assert.assertEquals(8, product);
    }

}

每一个被测试的方法(add(), multiply())，写一个对应的测试方法(testAdd(), testMultiply())。那JUnit怎么知道那些是测试方法，哪些不是呢？这个是通过前面的@Test注解来标志的，只要有这个注解，JUnit4就会当做是一个测试方法，方法名其实是可以随意起的。当然，名字还是应该起的更有可读性一点，让人一看就知道，这个测试方法是测试了被测的类的那个方法，或者是测试了那个功能点等等。
除了帮我们找出所有的测试方法，并且方便运行意外，单元测试框架还帮我们做了其他事情。在这个系列的第一篇文章中我们提到，一个测试方法主要包括三个部分：

setup

执行操作

验证结果

而一个单元测试框架，可以让我们更方便的写上面的每一步的代码，尤其是第一步和第三部。比如说，在上面的CalculatorTest中，testAdd()和testMultiply()都有相同的setup： Calculator calculator = new Calculator();，如果Calculator还有其他的方法的话，这行代码就得重复更多次，这种duplication是没必要的。绝大多数单元测试框架考虑到了这一点，它们知道一个测试类的很多测试方法可能需要相同的setup，所以为我们提供了便捷方法。对于JUnit4，是通过@Before来实现的：

public class CalculatorTest {
    Calculator mCalculator;

    @Before
    public void setup() {
        mCalculator = new Calculator();
    }

    @Test
    public void testAdd() throws Exception {
        int sum = mCalculator.add(1, 2);
        assertEquals(3, sum);  //为了简洁，往往会static import Assert里面的所有方法。
    }

    @Test
    public void testMultiply() throws Exception {
        int product = mCalculator.multiply(2, 4);
        assertEquals(8, product);
    }

}

如果一个方法被@Before修饰过了，那么在每个测试方法调用之前，这个方法都会得到调用。所以上面的例子中，testAdd()被运行之前，setup()会被调用一次，把mCalculator实例化，接着运行testAdd()；testMultiply()被运行之前，setup()又会被调用一次，把mCalculator再次实例化，接着运行testMultiply()。如果还有其他的测试方法，则以此类推。
对应于@Before的，有一个@After，作用估计你也猜得到，那就是每个测试方法运行结束之后，会得到运行的方法。比如一个测试文件操作的类，那么在它的测试类中，可能@Before里面需要去打开一个文件，而每个测试方法运行结束之后，都需要去close这个文件。这个时候就可以把文件close的操作放在@After里面，让它自动去执行。
类似的，还有@BeforeClass和@AfterClass。@BeforeClass的作用是，在跑一个测试类的所有测试方法之前，会执行一次被@BeforeClass修饰的方法，执行完所有测试方法之后，会执行一遍被@AfterClass修饰的方法。这两个方法可以用来setup和release一些公共的资源，需要注意的是，被这两个annotation修饰的方法必须是静态的。

前面讲的是单元测试框架对于一个测试方法的第一步“setup”，为我们做的事情。而对于第三部“验证结果”，则一般是通过一些assert方法来完成的。JUnit为我们提供的assert方法，多数都在Assert这个类里面。最常用的那些如下：

assertEquals(expected, actual)
验证expected的值跟actual是一样的，如果是一样的话，测试通过，不然的话，测试失败。如果传入的是object，那么这里的对比用的是equals()

assertEquals(expected, actual, tolerance)
这里传入的expected和actual是float或double类型的，大家知道计算机表示浮点型数据都有一定的偏差，所以哪怕理论上他们是相等的，但是用计算机表示出来则可能不是，所以这里运行传入一个偏差值。如果两个数的差异在这个偏差值之内，则测试通过，否者测试失败。

assertTrue(boolean condition)
验证contidion的值是true

assertFalse(boolean condition)
验证contidion的值是false

assertNull(Object obj)
验证obj的值是null

assertNotNull(Object obj)
验证obj的值不是null

assertSame(expected, actual)
验证expected和actual是同一个对象，即指向同一个对象

assertNotSame(expected, actual)
验证expected和actual不是同一个对象，即指向不同的对象

fail()
让测试方法失败

注意：上面的每一个方法，都有一个重载的方法，可以在前面加一个String类型的参数，表示如果验证失败的话，将用这个字符串作为失败的结果报告。
比如：
assertEquals("Current user Id should be 1", 1, currentUser.id());
当currentUser.id()的值不是1的时候，在结果报道里面将显示"Current user Id should be 1"，这样可以让测试结果更具有可读性，更清楚错误的原因是什么。
比较有意思的是最后一个方法，fail()，你或许会好奇，这个有什么用呢？其实这个在很多情况下还是有用的，比如最明显的一个作用就是，你可以验证你的测试代码真的是跑了的。
此外，它还有另外一个重要作用，那就是验证某个被测试的方法会正确的抛出异常，不过这点可以通过下面讲到的方法，更方便的做到，所以就不讲了。
这部分相对来说还是很好理解的，不做过多解释。

很多时候，因为某些原因（比如正式代码还没有实现等），我们可能想让JUnit忽略某些方法，让它在跑所有测试方法的时候不要跑这个测试方法。要达到这个目的也很简单，只需要在要被忽略的测试方法前面加上@Ignore就可以了，如下：

public class CalculatorTest {
    Calculator mCalculator;

    @Before
    public void setup() {
        mCalculator = new Calculator();
    }

    // Omit testAdd() and testMultiply() for brevity

    @Test
    @Ignore("not implemented yet")
    public void testFactorial() {
    }
}

有的时候，抛出异常是一个方法正确工作的一部分。比如一个除法函数，当除数是0的时候，它应该抛出异常，告诉外界，传入的被除数是0，示例代码如下：

public class Calculator {

    // Omit testAdd() and testMultiply() for brevity

    public double divide(double divident, double dividor) {
        if (dividor == 0) throw new IllegalArgumentException("Dividor cannot be 0");

        return divident / dividor;
    }}

那么如何测试当传入的除数是0的时候，这个方法应该抛出IllegalArgumentException异常呢？
在Junit中，可以通过给@Test annotation传入一个expected参数来达到这个目的，如下：

public class CalculatorTest {
    Calculator mCalculator;

    @Before
    public void setup() {
        mCalculator = new Calculator();
    }

    // Omit testAdd() and testMultiply() for brevity

    @Test(expected = IllegalArgumentException.class)
    public void test() {
        mCalculator.divide(4, 0);
    }

}

@Test(expected = IllegalArgumentException.class)表示验证这个测试方法将抛出IllegalArgumentException异常，如果没有抛出的话，则测试失败。

在Android项目里面使用JUnit是很简单的，你只需要将JUnit这个library加到你的dependencies里面。
testCompile "junit:junit:4.12"
如果你通过AndroidStudio创建一个项目，这个dependency默认是加上了的，所以你甚至这步都可以省略。
此外，你需要把测试代码放到src/test/java 目录下面。
接下来关于怎么样运行测试代码，怎么样看结果，请参考这个系列的第一篇文章的相关部分，因为图比较多，这边就不重复了。
这里让大家看一下运行的结果是什么样子的，其中有一个失败的测试用例是故意的。如果你直接在AndroidStudio里面跑上面的测试类CalculatorTest的所有测试方法的话，会看到如下的结果：

左边可以看到所有的测试方法，以及每个方法跑出来的结果，绿色表示测试通过的测试方法，黄色的感叹号或红色的表示测试失败的。第三个那个有条纹的球球表示被忽略的测试方法。
如果是通过terminal跑的话，则会看到如下的测试结果：

这篇文章的相关代码可以在github的这个project看到。

这篇文字大概简单介绍了JUnit的使用，相对来说是比较简单，也是比较容易理解的，希望能帮助到大家。其中Assert部分，可以帮我们验证一个方法的返回结果。然而，这些只能帮我们测试有返回值的那些方法。在第一篇文章里面我们讲了，一个类的方法分两种，一是有返回值的方法，这些可以通过我们今天讲的JUnit来做测试。而另外一种没有返回值的方法，即void方法，则要通过另外一个框架，Mockito，来验证它的正确性。至于怎么样验证void方法的正确性，以及Mockito的使用，请关注下一篇文章。

最后，如果你也对安卓单元测试感兴趣的话，欢迎加入我们的交流群：

参考：
http://junit.org/junit4/
http://www.vogella.com/tutorials/JUnit/article.html

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