PowerMock测试框架详解
摘要
本文介绍了Mock背景，常见的单元测试场景以及对应的测试方法，最后简单介绍了powermockit测试框架。理解本文内容，会带你入门java单元测试，其中第一章、第二章需要重点理解。
一、背景
Mock是什么？
Mock（模拟的）是一种隔离测试类功能的方法。例如：mock测试不需要真实连接数据库，或读取配置文件，或连接服务器。mock对象模拟真实服务，mock对象会返回与传递给它的某个虚拟输入相对应的虚拟数据。
为什么要使用Mock？
单元测试重点在于验证代码逻辑以及结果是否正确，但是在测试过程中经常会遇到如下痛点问题：
- 接口之间的相互依赖
- 第三方接口调用，例如连接数据库，连接https等
使用Mock框架可以模拟出外部依赖，只注重测试代码逻辑、验证代码结果，满足测试真实目的。
Mock框架使用流程
创建 外部依赖 的
Mock对象, 然后将Mock对象注入到 测试类 中；执行 测试代码；
校验 测试代码 是否执行正确。
本文所需的maven依赖
<scope>test</scope>表示仅作用于测试目录。默认作用于范围compile表示被依赖项目需要参与当前项目的编译，包含测试目录。
mvn -Dmaven.test.skip clean install 方式可以不编译测试用例
<dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.13</version><scope>test</scope>
</dependency><dependency><groupId>org.powermock</groupId><artifactId>powermock-module-junit4</artifactId><version>2.0.2</version><scope>test</scope>
</dependency>
<dependency><groupId>org.powermock</groupId><artifactId>powermock-api-mockito2</artifactId><version>2.0.2</version><scope>test</scope>
</dependency>二、单元测试待测内容有哪些分类？
2.1 无框架java代码
使用Junit单元测试包进行测试。
1.被测试类中方法无其他依赖
1）普通无依赖静态方法
静态方法无其他依赖类，可以直接调用方法计算结果。只需要构造期望数据，计算实际数据，最后比对数据。
代码示例：
被测试类：
public class MyMath {public static int add(int num1,int num2) {return num1 + num2;}
}
测试代码：
//测试静态方法@Testpublic void testStaticAdd() {int num1 = 1;int num2 = 1;int expect = 2;int real = MyMath.add(num1, num2);Assert.assertEquals(expect, real);}2）非静态无依赖方法
代码示例:
被测试类：
public class MyMath {public int multi(int num1,int num2) {return num1 * num2;}
}测试代码：
@Testpublic void testMulti() {int num1 = 2;int num2 = 3;int expect = 6;int real = new MyMath().multi(num1, num2);Assert.assertEquals(expect, real);}2.被测试类中方法存在其他可实现依赖
存在其他可实现依赖时，和2.1测试思路一致。
代码示例：
被测试类：
public class MyRectangle {int height;int width;MyMath myMath = new MyMath();public void setHeight(int height) {this.height = height;}public void setWidth(int width) {this.width = width;}public int getArea() {return myMath.multi(width, height);}public int getPerimeter() {return myMath.multi(2, MyMath.add(width, height));}
}测试代码：
@Testpublic void testRectangleGetArea() {int width = 2;int height = 3;MyRectangle rectangle = new MyRectangle();rectangle.setWidth(width);rectangle.setHeight(height);int expectedArea = 6;int realArea = rectangle.getArea();Assert.assertEquals(expectedArea, realArea);}3..被测试类存在难以实现的其他依赖
使用Mock框架，构造出虚拟的依赖，如有需要，可对虚拟依赖进行打桩以满足测试要求。
打桩：用来代替依赖的代码，或未实现的代码。对构造出的虚拟对象，定制其行为，以满足测试逻辑要求。
测试service层代码举例：
service层代码：需要依赖dao层类从数据库获取数据。
public class RectangleService {RectangleDao rectangleDao = new RectangleDao();//rectangleDao未开发完成public int getRectangleAreaById(String id) {MyRectangle myRectangle = rectangleDao.getRectangleById(id);return myRectangle.getArea();}
}Dao层代码：dao层代码未开发或需要连接数据库，不好操作。
public class RectangleDao {public MyRectangle getRectangleById(String id) {//代码未开发return new MyRectangle();}
}测试用例代码：mock dao层对象，并通过打桩方式定制其行为。
方式1：将mock的rectangleDao对象，通过java反射方式设置到rectangleService对象中
@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class RectangleServiceTest {/*** 此处仅测试RectangleService类代码逻辑，因此该类的依赖需要mock出来，并打桩(自定义对象的行为)*/@Testpublic void testRectangleService() throws Exception{//构造service内部依赖的rectangleDao对象,RectangleDao rectangleDao = PowerMockito.mock(RectangleDao.class);PowerMockito.when(rectangleDao.getRectangleById("1")).thenReturn(new MyRectangle(2,3));//通过反射的方式，将mock出来的rectangleDao配置到rectangleService中RectangleService rectangleService = new RectangleService();Field field = rectangleService.getClass().getDeclaredField("rectangleDao");field.setAccessible(true);field.set(rectangleService, rectangleDao);//构造期望数据，计算实际数据，比对两者MyRectangle myRectangle = new MyRectangle(2,3);int expectedArea = myRectangle.getArea();int actualArea = rectangleService.getRectangleAreaById("1");Assert.assertEquals(expectedArea, actualArea);}
}方式2：将mock的rectangleDao对象，通过注解的方式设置到rectangleService对象中
Note:
- @Mock注解：创建一个Mock对象。
- @InjectMocks注解：创建一个实例对象，将其他用@Mock、@Spy注解创建的对象注入到用该实例中。
- @Before注解：junit中的注解，表示每一个@Test注解测试用例执行前，都会执行一遍。
/**
* 此处仅测试RectangleService类代码逻辑，因此该类的依赖需要mock出来，并打桩(自定义对象的行为)
*/
@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class RectangleServiceTest {@InjectMocks //将其他用@Mock（或@Spy）注解创建的对象设置到下面对象中RectangleService rectangleService;//创建bean（类似new RectangleService）@MockRectangleDao rectangleDao;@Beforepublic void setUp() {MockitoAnnotations.initMocks(this);//初始化上面@Mock和@InjectMocks标注对象}@Testpublic void testRectangleService() throws Exception{//打桩PowerMockito.when(rectangleDao.getRectangleById("1")).thenReturn(new MyRectangle(2,3));//构造期望数据，计算实际数据，比对两者MyRectangle myRectangle = new MyRectangle(2,3);int expectedArea = myRectangle.getArea();//调用实际数据并对比int actualArea = rectangleService.getRectangleAreaById("1");Assert.assertEquals(expectedArea, actualArea);}
}显然，第2种方式更加方便，尤其是被测试类中依赖许多其他对象时，注解方式更加高效。
2.2 依赖框架的java代码
- spring-boot框架中，类的依赖通过@Autowired注入，而非new创建，但两者本质一样。在springboot框架中，同样可以使用2.3中的方式进行单元测试。
- 此外，在springboot框架中还可以使用spring-boot-test包进行单元测试。
1.被测试类不存在难以实现的其他依赖
可直接使用junit测试包对代码逻辑进行测试，参考2.1章节。
2.被测试类存在难以实现的其他依赖
方式1：类似2.1.3，直接使用powermock框架对代码进行测试
代码示例：
service层：依赖dao层方法。
和无框架代码区别在于，springboot框架内开发的bean都交给spring IOC容器管理，使用时直接注入而非new对象，但两者本质一样。
@Service
public class RectangleService {@AutowiredRectangleDao rectangleDao;//rectangleDao未开发完成public int getRectangleAreaById(String id) {MyRectangle myRectangle = rectangleDao.getRectangleById(id);return myRectangle.getArea();}
}dao层：和数据库交互。
@Component
public class RectangleDao {public MyRectangle getRectangleById(String id) {//代码未开发return new MyRectangle();}
}测试用例：
@RunWith(PowerMockRunner.class)
public class RectangleServiceTest {@InjectMocks //将其他用@Mock（或@Spy）注解创建的对象设置到下面对象中RectangleService rectangleService;//创建bean（类似new RectangleService）@MockRectangleDao rectangleDao;@Beforepublic void setUp() {MockitoAnnotations.initMocks(this);//初始化上面@Mock和@InjectMocks标注对象}@Testpublic void testRectangleService() throws Exception{//打桩PowerMockito.when(rectangleDao.getRectangleById("1")).thenReturn(new MyRectangle(2,3));//构造期望数据，计算实际数据，比对两者MyRectangle myRectangle = new MyRectangle(2,3);int expectedArea = myRectangle.getArea();//调用实际数据并对比int actualArea = rectangleService.getRectangleAreaById("1");Assert.assertEquals(expectedArea, actualArea);}}方式2：使用spring-boot-test框架对代码进行测试
代码示例：
使用springboot-test的注解。
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RectangleServiceTest2 {@Autowired //注入spring IOC容器管理的beanRectangleService rectangleService;//创建bean（类似new RectangleService）@MockBean //mock对象RectangleDao rectangleDao;@Testpublic void testRectangleService() throws Exception{//打桩Mockito.when(rectangleDao.getRectangleById("1")).thenReturn(new MyRectangle(2,3));//构造期望数据，计算实际数据，比对两者MyRectangle myRectangle = new MyRectangle(2,3);int expectedArea = myRectangle.getArea();//调用实际数据并对比int actualArea = rectangleService.getRectangleAreaById("1");Assert.assertEquals(expectedArea, actualArea);}}三、PowerMock框架核心方法
3.1 PowerMock创建mock对象
T PowerMock.mock(Class<T> type);//创建模拟对象，支持final和native方法
public static <T> void spy(Class<T> type);//创建真实对象
代码示例：
//方式1：注解
@Mock
RectangleDao rectangleDao;
//方式2：创建
RectangleDao rectangleDao = PowerMockito.mock(RectangleDao.class);//方式1：注解
@Spy
RectangleDao rectangleDao;
//方式2：创建
RectangleDao rectangleDao = PowerMockito.spy(new RectangleDao);3.2 对mock对象方法进行打桩
- 当使用PowerMockito.whenNew方法时，必须加注解@PrepareForTest和@RunWith。注解@PrepareForTest里写的类是需要mock的new对象代码所在的类。
- 当需要mock final方法的时候，必须加注解@PrepareForTest和@RunWith。注解@PrepareForTest里写的类是final方法所在的类。
- 当需要mock静态方法的时候，必须加注解@PrepareForTest和@RunWith。注解@PrepareForTest里写的类是静态方法所在的类。
- 当需要mock私有方法的时候, 只是需要加注解@PrepareForTest，注解里写的类是私有方法所在的类
- 当需要mock系统类的静态方法的时候，必须加注解@PrepareForTest和@RunWith。注解里写的类是需要调用系统方法所在的类
（1）mock非final类（接口、普通类、虚基类）的非final方法：
先mock对象，然后对mock的对象进行打桩顶起方法行为，最后比对结果。
public class RectangleTest {@Testpublic void testObjectNormalMethod(){MyRectangle myRectangle = PowerMockito.mock(MyRectangle.class);PowerMockito.when(myRectangle.getArea()).thenReturn(6);int expectArea = 6;int actualArea = myRectangle.getArea();Assert.assertEquals(expectArea,actualArea);}
}注：其中when(...).thenReturn(...)表示，当对象 rectangle 调用 getArea(0)方法，并且参数为 0 时，返回结果为0，这相当于定制了mock 对象的行为结果.
（2）模拟final类或final方法:
final方法所在的类，需要通过@PrepareForTest注解设置，然后mock对象，再然后打桩（指定方法行为），最后对比。
@Test@PrepareForTest(MyRectangle.class)public void testObjectFinalMethod(){MyRectangle myRectangle = PowerMockito.mock(MyRectangle.class);PowerMockito.when(myRectangle.getFinalArea()).thenReturn(6);int expectArea = 6;int actualArea = myRectangle.getFinalArea();Assert.assertEquals(expectArea,actualArea);}（3）mockStatic方法
static方法所在的类，需要通过@PrepareForTest注解设置，mock静态方法所在的类，再然后打桩（指定方法行为），最后对比。
public static void mockStatic(Class<?> classToMock);//模拟类的静态方法
@Test@PrepareForTest(MyRectangle.class)public void testObjectStaticMethod(){PowerMockito.mockStatic(AreaUtils.class);PowerMockito.when(AreaUtils.getStaticArea(new MyRectangle(2,3))).thenReturn(6);int expectArea = 6;int actualArea = AreaUtils.getStaticArea(new MyRectangle(2,3));Assert.assertEquals(expectArea,actualArea);}（4）mock方法的参数
mock不好实际调用的类，然后打桩mock的参数对象的方法行为，最后对比结果。
AreaUtils类：
public class AreaUtils {public static int getStaticArea(MyRectangle rectangle){return rectangle.height * rectangle.width;}public boolean callArgumentInstance(File file) {return file.exists();}
}测试代码：
@Testpublic void testMockObject() {File file = PowerMockito.mock(File.class);//假设file对象不好实现，这里构造一个file对象AreaUtils areaUtils = new AreaUtils();PowerMockito.when(file.exists()).thenReturn(true);//定制file对象的方法行为：file.exists方法时，设置其返回值为trueAssert.assertTrue(areaUtils.callArgumentInstance(file));//传入构造好的file对象。由于造的file对象的file.exists()方法返回值为true，因此调用demo.call方法返回的就是true}打桩方法总结：
when().thenReturn()
when().thenThrow()
when().thenCallRealMethod()
when(file.exists()).thenThrow(Exception.class);
whenNew(File.class).withArguments("bbb").thenReturn(file);
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