.net程序单元测试介绍

2022-02-18 02:38:35

什么是单元测试？为什么要进行单元测试？如需要进一步了解，请移步*。

关于.net程序单元测试的文章，网上已经有很多，但我相信我写的这篇文章的内容是独特的，因为我在网上找了很久，都没找到关于StructureMap（参考前一篇博文《谈谈.net模块依赖关系及程序结构》）与VisualStudio单元测试相结合的好教程。但我必须声明一下，这只是我的方法，并不代表就是最好的方法，也许你能找到更好的。

.net单元测试的简单例子

照旧，从一个最简单的例子开始，这里没有StructureMap，也没有模块与模块之间的依赖关系，只有一个简单的模块——HR，需要进行单元测试，我们来感受下，究竟什么是单元测试。先看下程序结构图：

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只有一个Hr模块，暴露了一个IHr接口，我们现在写一个叫“TestDemo”的程序，来对它们进行单元测试。测试代码片段如下：

.net程序单元测试介绍
    [TestClass]
    public class HrTester
    {
        [TestMethod]
        public void TestGetAllEmployees()
        {
            //...
        }

        //...

        [TestMethod]
        public void IntegrationTest()
        {
            IHr hr = new HrManager();

            const string empNoToTest = "0100";

            try
            {
                hr.AddEmployee(new Employee_Add() { EmpNo = "0001", Name = "Somebody", Birthday = DateTime.Now });
                Assert.Fail("尝试增加已存在工号应当抛出异常");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Assert.IsInstanceOfType(ex, typeof(DemoException));
            }
            
            //...
        }
    }
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代码太多，我只贴了一小部分出来说明，我是定义了一个叫HrTester的类来对Hr模块进行单元测试的，这个类被加上“TestClassAttribute”修饰，而类中需要被测试的方法则加上“TestMethodAttribute”修饰，这两个修饰类都来自“Microsoft.VisualStudio.QualityTools.UnitTestFramework”，需要给测试工程引用这个类库。

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当如上图般启动了单元测试之后，VisualStudio就尝试在项目中寻找有“TestClass”修饰的类，并且从这些类中寻找有“TestMethod”修饰的方法，执行这些方法，当然了，也可以直接指定某个测试类或者某个测试方法来让VisualStudio进行单独的测试，而不是全部。如果一个测试方法跑下来没有发生任何异常，也没有任何断言被触发，那么就被认为测试通过，比如你定义了一个空的测试方法，那么毫无疑问是能通过的。另外需要额外说明的一点是：测试方法的定义有些要求，不能带参数，必须为public，返回类型必须是void，想想确实应该如此啊……测试结果会展示在TestExplorer窗口中：

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（可通过 <TEST> - <Windows> - <Test Explorer>打开此窗口）

如果测试不通过，那显示出来的就不是绿色的小勾，而是个红色的小叉，点上去，可以查看详情。

从单元测试设计上来说，可以给IHr接口的每个方法都写一个测试方法，也可以统统合并为一个“综合测试方法”，如我上面的“IntegrationTest”就是一个综合方法，我偏向于使用综合方法，一来可以减少一些编码量，二来是业务逻辑上的需要，比如我希望在新增完一个员工之后，再马上将此员工的信息取出作比较，以此来判断正确与否，实践中究竟怎么写，这个要根据实际情况。

为了能够方便进行全方面的测试，我们在做接口设计的时候也要把测试考虑进去，比如要写完整的“获取”方法，方便执行了各种操作之后，能够重新取回值进行验证检查。

关于Assert的其它使用说明，可以参考MSDN。

当然了，也许你看到这里还是有些不太明白，如果之前没有做过单元测试的话，没关系，我提供了完整代码，操练下就很快明白了。

DEMO1完整代码（VS2012）

面向接口编程的优势

这里的“面向接口编程”并非是区别于“面向对象编程”的另外一种编程思想，它其实只是属于面向对象编程中的一种设计模式，即只要固定好了接口，那么接口实现者的改变就能对接口调用者透明，反之依然。其根本目的是什么？——解耦！

现在，我们对我们的DEMO1程序进行一些调整，修改HR模块的实现方式，这次使用SQL Server 2012 Express，而不是一个内存对象来存储数据。

这里顺便提一下SQL Server 2012 Express的使用方式，一开始我还有些被搞糊涂了，明明安装了，但在系统服务中就是看不到相关的服务的存在，原来跟SQL Server 2008 Express相比，它的机制变了，用微软的话说，是更加节省资源，只有你在使用它的时候，服务才会启动起来，平常是看不到的。我们使用SQL Server Management Studio去连接的时候，要填的东西跟之前的也是有些区别的，如图：

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服务器名称这栏变成了“(localdb)\v11.0”，而不是之前的“.\SQLEXPRESS”。你可以通过命令行查看目前有哪些数据库运行实例：

>sqllocaldb info

用这个命令还可以创建和删除实例，以及查看实例的详情，具体使用可以“sqllocaldb -?”。默认情况下，可以在“%userprofile%\AppData\Local\Microsoft\Microsoft SQL Server Local DB\Instances”目录下找到数据库实例的数据文件。OK，我觉得应该就此打住，毕竟本文不是讲数据库的。大家还是直接下载我的DEMO2来看一下吧，这算是一段附加说明，跟单元测试关系不大，我只是想说明这么一个观点：面向接口很有爱。

这里附上数据库创建的相关脚本（先创建一个叫“hr_db”的数据库）：

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create table employees(
    emp_no nvarchar(20) primary key,
    name nvarchar(20) not null,
    birthday datetime not null,
    descriptions nvarchar(200),
    status nvarchar(15) not null,
    salary decimal(10,2) not null
    );

insert into employees(emp_no, name, birthday, descriptions, status, salary) values
    (N‘0001‘, N‘蒋国纲‘, ‘1981-11-12‘, N‘技术宅男‘, N‘Normal‘, 5000.00);

insert into employees(emp_no, name, birthday, descriptions, status, salary) values
    (N‘0002‘, N‘周星驰‘, ‘1962-06-22‘, N‘喜剧之王‘, N‘Probation‘, 2000.00);

insert into employees(emp_no, name, birthday, descriptions, status, salary) values
    (N‘0003‘, N‘李逍遥‘, ‘1958-12-19‘, N‘蜀山派掌门人‘, N‘Leaved‘, 8000.00);
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DEMO2完整代码（VS2012）

StructureMap与单元测试

上面的例子是否太简单了？不过话说不管怎么简单的东西，你还是得真正动手捣鼓下才能弄明白。

现在，我们来玩稍微复杂一点的，这次加入了一个Log模块，HR模块依赖于它，用StructureMap（如对StructureMap不了解，请查看本文开头提到的“前一篇博文”）来管理它们的依赖关系，程序结构图变成了这样：

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HR模块，需要使用Log，它是通过这种方式来请求到ILog的：

ILog logger = ObjectFactory.GetInstance<ILog>();

而程序启动的时候，我们会配置好StructureMap，来指明“ILog”及其实现类之间的关系：

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            ObjectFactory.Initialize(x =>
            {
                x.For<ILog>().Singleton().Use<LogManager>().Ctor<string>("logPath").Is(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "log");
            });
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OK，聪明的读者，有没有发现什么问题？

注意！我们是在“程序启动的时候”来配置StructureMap的，但运行测试项目的时候并不会启动程序，那我们应该在什么地方来做这个配置？

所幸的是微软也考虑到了这点，所以微软提供了AssemblyInitializeAttribute来供我们使用，告诉测试环境，这个方法是在启动测试前要执行的。这是完整的写法：

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    [TestClass]
    public static class ContainerBootstrapper
    {
        [AssemblyInitialize]
        public static void BootstrapStructureMap(TestContext context=null)
        {
            ObjectFactory.Initialize(x =>
            {
                x.For<IHr>().Singleton().Use<HrManager>();
                x.For<ILog>().Singleton().Use<LogManager>().Ctor<string>("logPath").Is(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "log");
            });
        }
    }
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class在这里也必须加上“TestClass”修饰，而修饰为“AssemblyInitialize”的方法必须为public、static、void、以及需要带上一个TestContext类型的参数。关于AssemblyInitialize的完整帮助，可以查阅MSDN。

其余的都跟DEMO2没什么差别，测试程序我这里是一点都没变。

好，自行演练时间到：DEMO3完整代码（VS2012）

Mock——真正的单元测试

大家停下来想想DEMO3有什么问题？

问题就是HR模块依赖于Log模块，要对HR模块进行单元测试，就必须先实现好Log模块，而且要求Log模块没有问题，否则单元测试就可能通不过，从这个角度看，这不是真正的对HR模块的单元测试，而是对多个模块的综合测试了……假如HR模块以后还依赖于Office模块、Flow模块、Administration模块……更糟糕的是Office模块又依赖于Vehicle模块、Finance模块、PubMaterial模块……那就意味着这个“单元测试”几乎没法做了，因为这些模块可能是分配给不通的人去实现的，有些人写完了，有些人没写完，只要有一个模块没写完，就没办法对HR模块进行单元测试，只要一个依赖模块有bug，就可能导致HR模块的单元测试通不过。如何解决？

最直截了当的方法当然是：我们来造一个假的Log模块，完全实现ILog接口，但实际上可能并不会真正地记录日志。这样就可以让单元测试进行下去。

这种造假的方法就叫“Mock”，Mock这个单词和Imitate是同义词，仿造，模仿的意思。现在我们来Mock一个Log模块：

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    class Mock_ILog : ILog
    {
        public void Log(LogType logType, string moduleName, string content, params object[] values)
        {
            Debug.Write("ILog::Log is called.");
        }
    }
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太简单了，这个类实现了ILog接口，但它显然没记录日志，只是打印一些debug信息。即便实现Log模块的那位兄弟啥都没写，我们的单元测试也可以开始了。

不过别高兴得太早，到了这步，我们还是碰到了一些问题，必须得先解决：StructureMap的配置是否得改？按理说是不能改的，因为那是正常程序运行所需要的，你做单元测试的时候希望使用“Mock_ILog”，而真实的运行还是得用真家伙啊，如果每次做单元测试的时候都要先改一通，测完之后再改回来，那是不是很繁琐？而且一不小心就改错？

所幸的是：微软和StructureMap的作者都想到了这点。我在HrTester类中加入以下的代码：

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        [ClassInitialize]
        static public void Init(TestContext context)
        {
            ObjectFactory.Configure(x => { x.For<ILog>().Singleton().Use<Mock_ILog>(); });
        }

        [ClassCleanup]
        static public void EndTest()
        {
            ObjectFactory.ResetDefaults();
        }
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ClassInitialzie修饰表示在测试此类前，此方法会被调用一次；而ClassCleanup修饰则表示测试完此类后，此方法会被调用一次。ClassInitialzie的具体说明：MSDN；ClassCleanup的具体说明：MSDN。

ObjectFactory.Configure方法可以动态修改StructureMap的配置，而ObjectFactory.ResetDefaults方法则可将StructureMap的配置还原为初始状态。这样一来，测试的归测试，正式的归正式，互不干扰。

使用Moq简化Mock

 如果依赖关系复杂起来了，那给对每个模块都Mock一下就让人感觉有些繁琐，（其实通过上面的那个ILog的例子看也繁琐不去哪里）有没有自动帮创建Mock的工具？——当然有，其中一个是Moq，Moq的最简单用法如此般：

            Mock<ILog> mockILog = new Mock<ILog>();
            ILog logger = mockILog.Object;

这样一个Log模块就mock出来了，当然了，你尝试调用它的Log方法的话，你很快就发觉这是一个空方法。

那我想跟上面那个手工创建的Mock_ILog那样，能打印点Debug信息出来怎么办？写法稍微有点复杂：

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            Mock<ILog> mockILog = new Mock<ILog>();
            mockILog.Setup(c => c.Log(It.IsAny<LogType>(), It.IsAny<string>(), It.IsAny<string>(), It.IsAny<Object[]>()))
                .Callback<LogType, string, string, Object[]>((a, b, c, d) => Debug.WriteLine("ILog::Log is called."));
            ILog logger = mockILog.Object;
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从这段代码看，Moq有时候恐怕也方便不去哪里，记住！它只是提供了一种可选的方法，它本身并不是解决单元测试问题的银弹。限于篇幅，我不可能在这里完整讲解Moq究竟怎么用，大家可以自行google，或者到*.com去找，可能更快能找到答案。

当我们用Moq来帮我们生成了这么一个“假对象”了之后，要把这个假对象告知StructureMap，让StructureMap在测试的工程中给ILog的请求者返回这个假对象。

ObjectFactory.Inject(typeof(ILog), mockILog.Object);

最后特别说明一下：用这种方法“注入”到ObjectFactory中去的对象都是单实例的，对于一个Mock对象来说，单实例没什么问题，我们只是为了单元测试。

在最后提供的这个DEMO4的代码中，我还额外增加了一个IOffice接口，但没有具体的实现，而HR模块依赖之，所以在对HR进行单元测试过程中，就是用Moq来做了一个假对象来“混过去”的。

DEMO4完整代码（VS2012）

快过年了，祝大家新年快乐！

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