JUnit5學習之三：Assertions類

程式設計師欣宸發表於2021-02-23

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關於《JUnit5學習》系列

《JUnit5學習》系列旨在通過實戰提升SpringBoot環境下的單元測試技能，一共八篇文章，連結如下：

  1. 基本操作
  2. Assumptions類
  3. Assertions類
  4. 按條件執行
  5. 標籤(Tag)和自定義註解
  6. 引數化測試(Parameterized Tests)基礎
  7. 引數化測試(Parameterized Tests)進階
  8. 綜合進階（終篇）

本篇概覽

本文是《JUnit5學習》系列的第三篇，主要是學習Assertions類（org.junit.jupiter.api.Assertions），Assertions類的一系列靜態方法給我們提供了單元測試時常用的斷言功能，本篇主要內容如下：

  1. Assertions原始碼分析
  2. 寫一段程式碼，使用Assertions的常用靜態方法
  3. 使用異常斷言
  4. 使用超時斷言
  5. 瞭解第三方斷言庫

原始碼下載

  1. 如果您不想編碼，可以在GitHub下載所有原始碼，地址和連結資訊如下表所示：
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git倉庫地址(ssh) git@github.com:zq2599/blog_demos.git 該專案原始碼的倉庫地址，ssh協議
  1. 這個git專案中有多個資料夾，本章的應用在junitpractice資料夾下，如下圖紅框所示：

在這裡插入圖片描述

  1. junitpractice是父子結構的工程，本篇的程式碼在assertassume子工程中，如下圖：

在這裡插入圖片描述

Assertions原始碼分析

  1. 下圖是一段最簡單最常見的單元測試程式碼，也就是Assertions.assertEquals方法，及其執行效果：

在這裡插入圖片描述

  1. 將Assertions.assertEquals方法逐層展開，如下圖所示，可見入參expected和actual的值如果不相等，就會在AssertionUtils.fail方法中丟擲AssertionFailedError異常：

在這裡插入圖片描述

  1. 用類圖工具檢視Assertions類的方法，如下圖，大部分是與assertEquals方法類似的判斷，例如物件是否為空，陣列是否相等，判斷失敗都會丟擲AssertionFailedError異常：

在這裡插入圖片描述
4. 判斷兩個陣列是否相等的邏輯與判斷兩個物件略有不同，可以重點看看，方法原始碼如下：

	public static void assertArrayEquals(Object[] expected, Object[] actual) {
		AssertArrayEquals.assertArrayEquals(expected, actual);
	}
  1. 將上述程式碼逐層展開，在AssertArrayEquals.java中見到了完整的陣列比較邏輯，如下圖：

在這裡插入圖片描述

  • 接下來，我們們編寫一些單元測試程式碼，把Assertions類常用的方法都熟悉一遍；

編碼實戰

  1. 開啟junitpractice工程的子工程assertassume，新建測試類AssertionsTest.java：

在這裡插入圖片描述
2. 最簡單的判斷，兩個入參相等就不拋異常（AssertionFailedError）：

    @Test
    @DisplayName("最普通的判斷")
    void standardTest() {
       assertEquals(2, Math.addExact(1, 1));
    }
  1. 還有另一個assertEquals方法，能接受Supplier型別的入參，當判斷不通過時才會呼叫Supplier.get方法獲取字串作為失敗提示訊息（如果測試通過則Supplier.get方法不會被執行）：
    @Test
    @DisplayName("帶失敗提示的判斷(拼接訊息字串的程式碼只有判斷失敗時才執行)")
    void assertWithLazilyRetrievedMessage() {
        int expected = 2;
        int actual = 1;

        assertEquals(expected,
                actual,
                // 這個lambda表示式，只有在expected和actual不相等時才執行
                ()->String.format("期望值[%d]，實際值[%d]", expected, actual));
    }
  1. assertAll方法可以將多個判斷邏輯放在一起處理，只要有一個報錯就會導致整體測試不通過，並且執行結果中會給出具體的失敗詳情：
    @Test
    @DisplayName("批量判斷(必須全部通過，否則就算失敗)")
    void groupedAssertions() {
        // 將多個判斷放在一起執行，只有全部通過才算通過，如果有未通過的，會有對應的提示
        assertAll("單個測試方法中多個判斷",
                () -> assertEquals(1, 1),
                () -> assertEquals(2, 1),
                () -> assertEquals(3, 1)
        );
    }

上述程式碼執行結果如下：

在這裡插入圖片描述

異常斷言

  1. Assertions.assertThrows方法，用來測試Executable例項執行execute方法時是否丟擲指定型別的異常；
  2. 如果execute方法執行時不丟擲異常，或者丟擲的異常與期望型別不一致，都會導致測試失敗；
  3. 寫段程式碼驗證一下，如下，1除以0會丟擲ArithmeticException異常，符合assertThrows指定的異常型別，因此測試可以通過：
    @Test
    @DisplayName("判斷丟擲的異常是否是指定型別")
    void exceptionTesting() {

        // assertThrows的第二個引數是Executable，
        // 其execute方法執行時，如果丟擲了異常，並且異常的型別是assertThrows的第一個引數(這裡是ArithmeticException.class)，
        // 那麼測試就通過了，返回值是異常的例項
        Exception exception = assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.floorDiv(1,0));

        log.info("assertThrows通過後，返回的異常例項：{}", exception.getMessage());
    }
  • 以上是Assertions的常規用法，接下來要重點關注的就是和超時相關的測試方法；

超時相關的測試

  1. 超時測試的主要目標是驗證指定程式碼能否在規定時間內執行完，最常用的assertTimeout方法內部實現如下圖，可見被測試的程式碼通過ThrowingSupplier例項傳入，被執行後再檢查耗時是否超過規定時間，超過就呼叫fail方法拋AssertionFailedError異常：

在這裡插入圖片描述

  1. assertTimeout的用法如下，期望時間是1秒，實際上Executable例項的execute用了兩秒才完成，因此測試失敗：
    @Test
    @DisplayName("在指定時間內完成測試")
    void timeoutExceeded() {
        // 指定時間是1秒，實際執行用了2秒
        assertTimeout(ofSeconds(1), () -> {
            try{
              Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }

執行結果如下圖：

在這裡插入圖片描述
3. 上面的演示中，assertTimeout的第二個入參型別是Executable，此外還有另一個assertTimeout方法，其第二個入參是ThrowingSupplier型別，該型別入參的get方法必須要有返回值，假設是XXX，而assertTimeout就拿這個XXX作為它自己的返回值，使用方法如下：

    @Test
    @DisplayName("在指定時間內完成測試")
    void timeoutNotExceededWithResult() {

        // 準備ThrowingSupplier型別的例項，
        // 裡面的get方法sleep了1秒鐘，然後返回一個字串
        ThrowingSupplier<String> supplier = () -> {

            try{
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return "我是ThrowingSupplier的get方法的返回值";
        };

        // 指定時間是2秒，實際上ThrowingSupplier的get方法只用了1秒
        String actualResult = assertTimeout(ofSeconds(2), supplier);

        log.info("assertTimeout的返回值：{}", actualResult);
    }

上述程式碼執行結果如下，測試通過並且ThrowingSupplier例項的get方法的返回值也被列印出來：

在這裡插入圖片描述
4. 剛才我們們看過了assertTimeout的內部實現程式碼，是將入參Executable的execute方法執行完成後，再檢查execute方法的耗時是否超過預期，這種方法的弊端是必須等待execute方法執行完成才知道是否超時，assertTimeoutPreemptively方法也是用來檢測程式碼執行是否超時的，但是避免了assertTimeout的必須等待execute執行完成的弊端，避免的方法是用一個新的執行緒來執行execute方法，下面是assertTimeoutPreemptively的原始碼：

public static void assertTimeoutPreemptively(Duration timeout, Executable executable) {
	AssertTimeout.assertTimeoutPreemptively(timeout, executable);
}
  1. assertTimeoutPreemptively方法的Executable入參，其execute方法會在一個新的執行緒執行，假設是XXX執行緒，當等待時間超過入參timeout的值時，XXX執行緒就會被中斷，並且測試結果是失敗，下面是assertTimeoutPreemptively的用法演示，設定的超時時間是2秒，而Executable例項的execute卻sleep了10秒：
    @Test
    void timeoutExceededWithPreemptiveTermination() {
        log.info("開始timeoutExceededWithPreemptiveTermination");
        assertTimeoutPreemptively(ofSeconds(2), () -> {
            log.info("開始sleep");
            try{
                Thread.sleep(10000);
                log.info("sleep了10秒");
            } catch (InterruptedException e) {
                log.error("執行緒sleep被中斷了", e);
            }
        });
    }
  1. 來看看執行結果，如下圖，通過日誌可見，Executable的execute方法是在新的執行緒執行的，並且被中斷了，提前完成單元測試，測試結果是不通過：

在這裡插入圖片描述

第三方斷言庫

  1. 除了junit的Assertions類，還可以選擇第三方庫提供的斷言能力，比較典型的有AssertJ, Hamcrest, Truth這三種，它們都有各自的特色和適用場景，例如Hamcrest的特點是匹配器(matchers )，而Truth來自谷歌的Guava團隊，編寫的程式碼是鏈式呼叫風格，簡單易讀，斷言型別相對更少卻不失功能；
  2. springboot預設依賴了hamcrest庫，依賴關係如下圖：

在這裡插入圖片描述

  1. 一個簡單的基於hamcrest的匹配器的單元測試程式碼如下，由於預期和實際的值不相等，因此會匹配失敗：
package com.bolingcavalry.assertassume.service.impl;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.equalTo;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.is;
import static org.hamcrest.MatcherAssert.assertThat;

@SpringBootTest
@Slf4j
public class HamcrestTest {

    @Test
    @DisplayName("體驗hamcrest")
    void assertWithHamcrestMatcher() {
        assertThat(Math.addExact(1, 2), is(equalTo(5)));
    }
}
  1. 執行結果如下：

在這裡插入圖片描述

  • 以上就是JUnit5常用的斷言功能，希望本篇能助您夯實基礎，為後續寫出更合適的用例做好準備；

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