Mockito 框架用于单元测试

单元测试中的Mock

Mock和Stub是单元测试工作中经常听到的名词。那么什么是Mocking？简而言之，就是创建一个受自己控制的实例（instance）或实现（implemention），替换被测代码中的依赖部分。

所谓受控的实例，是指依赖的行为是按自己所预期那样设计的，因而可以消除运行时的不确定性，解决测试用例运行时的环境依赖等问题，只关注核心代码逻辑的测试。

用一个实际业务系统来举例子，大多数的应用分为三层，分别是用户接口（User Interface），业务层（Business Layer）和数据接入层（Data Access Layer）。如下图所示。

在图中可以看到，业务层有3个依赖，分别是数据接入层和两个其他的服务。设想这是一个地图App，那么它们包括：

一个比如Mysql的数据库或其他NoSql的数据库，用来存储数据。
一个外部的服务，例如定位服务，提供经纬度信息。
一个外部的服务，例如交通信息服务，提供实时交通信息。

若要用单元测试来测试这样一个地图App的业务逻辑，除非先部署好这3个依赖，否则测试用例就运行不起来。

采用Mock方法可以应对这种情况，不管依赖服务是否已经运行起来。因为我们将使用自己设定的结果替换掉依赖的服务。

测试替身（Test doubles）的分类

Mock本质上是一种“测试替身”——这是一个技术术语。“测试双”本质上是指一个被等效的实际对象实例或依赖所替代的对象。

测试替身有多种分类，具体来说：

1. Facks(伪替身)

伪依赖是一个和真实依赖一样能运行的实例，唯一的不同是Fack位于本地系统。

例如，在测试中使用一个简单的集合数据结构，或者内存数据，来代替实际依赖的生产数据库。

2. Stubs(打桩)

打桩是使用一个预设的返回值代替调用实际依赖组件而返回的结果。

3. Spies(监视)

顾名思义，Spy是在调用实际依赖函数的时候，提供一种监视机制。这样就可以验证代码是否调到了某个函数，并拿到传入的参数进行验证。

4. Mocks(模拟)

Mock是一种特殊的对象实例，集合了打桩、监视的功能。既可以设定打桩，或者预设的返回值，也可以在事后验证mock对象的方法是否被正确调用到了。

例如，有一个报表生成器的函数，它在运行过程中向指定的地址发送电子邮件。由于我们不想发送实际的电子邮件，在测试期间，EmailService会被一次又一次地mock(发送电子邮件的电子邮件方法在被调用时被配置为不执行任何操作)。在测试结束时，我们只需要验证邮件服务确实调用到了我们mock的方法，并传进去了正确的邮箱地址。

Mock 框架

几乎所有的语言都提供了不同类型的mocking 框架。这里以Java的Mockito来举例。

假设我们要对一个应用程序进行单元测试，该应用程序计算一个学生在所有科目中的总分，并将其写入数据库。函数如下。

    public void calculateSumAndStore(String studentId, int[] scores) {int total = 0;for (int score : scores) {total = total + score;} // write total to DBdatabaseImpl.updateScores(studentId, total);}

我们要为方法calculateSumAndStore编写单元测试，但我们可能没有一个真正的数据库实现来存储总数。在这种情况下，我们将永远无法对该函数进行单元测试。

但是有了Mock之后，我们可以简单地传递一个用于数据库服务的Mock，并验证其余的逻辑。

测试代码的样例如下：

@Testpublic void calculateSumAndStore_withValidInput_shouldCalculateAndUpdateResultInDb() {// ArrangestudentScores = new StudentScoreUpdates(mockDatabase);int[] scores = {  60, 70, 90  };Mockito.doNothing().when(mockDatabase).updateScores("student1", 220);// ActstudentScores.calculateSumAndStore("student1", scores);// AssertMockito.verify(mockDatabase, Mockito.times(1)).updateScores("student1", 220);
}

我们在被测代码的父类中提供了一个mock的数据库对象mockDatabase，并在第6行通过打桩设定了它的返回结果：

(Mockito.doNothing().when(mockDatabase).updateScores(“student1”, 220);)

其中的要点是：

需要给mock对象里可能被调用的函数设置打桩结果。
创建打桩时的输入参数可以是特定的，也可以是通用化的。在本例中，打桩函数的入参就是特定的student1” & 220，因为我们明确知道代码调用它时的参数。
在验证结果时，我们检验：
1. mockDatabase.updateScores方法被调用了
2. 调用时传入的参数分别是student1” 和220
3. uodataScores方法总共被调用了1次

我们接着改变一下测试代码，将打桩的入参从特定的“student1”改为anyString()和anyInteger(). anyxxx()是Mockito提供的匹配器，表示该类型任意的值。

测试代码如下：

    @Testpublic void calculateSumAndStore_withValidInput_shouldCalculateAndUpdateResultInDb() {// ArrangestudentScores = new StudentScoreUpdates(mockDatabase);int[] scores = {60, 70, 90};Mockito.doNothing().when(mockDatabase).updateScores(anyString(), anyInt());// ActstudentScores.calculateSumAndStore("student1", scores);// AssertMockito.verify(mockDatabase, Mockito.times(1)).updateScores("student1", 220);}

这个时候，测试用例依旧是能通过的。

我们再改变一下代码，这次将验证语句中的值改掉。将220改成230.

    Testpublic void calculateSumAndStore_withValidInput_shouldCalculateAndUpdateResultInDb() {// ArrangestudentScores = new StudentScoreUpdates(mockDatabase);int[] scores = {60, 70, 90};Mockito.doNothing().when(mockDatabase).updateScores(anyString(), anyInt());// ActstudentScores.calculateSumAndStore("student1", scores);// AssertMockito.verify(mockDatabase, Mockito.times(1)).updateScores("student1", 230);}

这时测试用例就通不过了，报异常信息：

Argument(s) are different! Wanted:
mockDatabase.updateScores(“student1”, 230);
-> at com.mocking.sampleMocks.StudentScoreUpdatesUnitTests.calculateSumAndStore_withValidInput_shouldCalculateAndUpdateResultInDb(StudentScoreUpdatesUnitTests.java:37)

Actual invocation has different arguments:
mockDatabase.updateScores(“student1”, 220);

告诉我们“student1”, 230这样的组合参数没有被调到。

小结

以上通过一个简单而直观的例子展示了使用Mockito进行mock的方法。

虽然简单，但只要知道了Mockito，其他语言、其他大多数通过mock进行的单元测试，流程和原理都是类似的。Mockito为广泛的mock需求提供了大量高级配置/支持，使用依赖注入注入模拟实例，提供了Spies来监视真正的方法调用并验证调用结果。

示例完整代码

接口 IDatabase.java

public interface IDatabase {public void updateScores(String studentId, int total);
}

被测代码 StudentScoreUpdates.java

public class StudentScoreUpdates {public IDatabase databaseImpl;public StudentScoreUpdates(IDatabase databaseImpl) {this.databaseImpl = databaseImpl;}public void calculateSumAndStore(String studentId, int[] scores) {int total = 0;for (int score : scores) {total = total + score;}// write total to DBdatabaseImpl.updateScores(studentId, total);}
}

测试用例类 – StudentScoreUpdatesUnitTests.java

public class StudentScoreUpdatesUnitTests {@Mockpublic IDatabase mockDatabase;public StudentScoreUpdates studentScores;@BeforeEachpublic void beforeEach(){MockitoAnnotations.initMocks(this);}@Testpublic void calculateSumAndStore_withValidInput_shouldCalculateAndUpdateResultInDb(){
// ArrangestudentScores = new StudentScoreUpdates(mockDatabase);int[] scores = {60,70,90};Mockito.doNothing().when(mockDatabase).updateScores(anyString(), anyInt());// ActstudentScores.calculateSumAndStore("student1", scores);// AssertMockito.verify(mockDatabase, Mockito.times(1)).updateScores("student1", 230);}}