Mock 框架 Moq 的使用

WeihanLi發表於2021-03-08

Mock 框架 Moq 的使用

Intro

Moq 是 .NET 中一個很流行的 Mock 框架，使用 Mock 框架我們可以只針對我們關注的程式碼進行測試，對於依賴項使用 Mock 物件配置預期的依賴服務的行為。

Moq 是基於 Castle 的動態代理來實現的，基於動態代理技術動態生成滿足指定行為的型別

在一個專案裡, 我們經常需要把某一部分程式獨立出來以便我們可以對這部分進行測試. 這就要求我們不要考慮專案其餘部分的複雜性, 我們只想關注需要被測試的那部分. 這裡就需要用到模擬(Mock)技術.

因為, 請仔細看. 我們想要隔離測試的這部分程式碼對外部有一個或者多個依賴. 所以編寫測試程式碼的時候, 我們需要提供這些依賴. 而針對隔離測試, 並不應該使用生產時用的依賴項, 所以我們使用模擬版本的依賴項, 這些模擬版依賴項只能用於測試時, 它們會使隔離更加容易.

綠色的是需要被測試的類,黃色是Mock的依賴項

——引用自楊旭大佬的博文

Prepare

首先我們需要先準備一下用於測試的類和介面，下面的示例都是基於下面定義的類和方法來做的

public interface IUserIdProvider
{
    string GetUserId();
}
public class TestModel
{
    public int Id { get; set; }
}
public interface IRepository
{
    int Version { get; set; }

    int GetCount();

    Task<int> GetCountAsync();

    TestModel GetById(int id);

    List<TestModel> GetList();

    TResult GetResult<TResult>(string sql);

    int GetNum<T>();

    bool Delete(int id);
}

public class TestService
{
    private readonly IRepository _repository;

    public TestService(IRepository repository)
    {
        _repository = repository;
    }

    public int Version
    {
        get => _repository.Version;
        set => _repository.Version = value;
    }

    public List<TestModel> GetList() => _repository.GetList();

    public TResult GetResult<TResult>(string sql) => _repository.GetResult<TResult>(sql);

    public int GetResult(string sql) => _repository.GetResult<int>(sql);

    public int GetNum<T>() => _repository.GetNum<T>();

    public int GetCount() => _repository.GetCount();

    public Task<int> GetCountAsync() => _repository.GetCountAsync();

    public TestModel GetById(int id) => _repository.GetById(id);

    public bool Delete(TestModel model) => _repository.Delete(model.Id);
}

我們要測試的型別就是類似 TestService 這樣的，而 IRepositoy<TestModel> 和 IUserIdProvider 是屬於外部依賴

Mock Method

Get Started

通常我們使用 Moq 最常用的可能就是 Mock 一個方法了，最簡單的一個示例如下：

[Fact]
public void BasicTest()
{
    var userIdProviderMock = new Mock<IUserIdProvider>();
    userIdProviderMock.Setup(x => x.GetUserId()).Returns("mock");
    Assert.Equal("mock", userIdProviderMock.Object.GetUserId());
}

Match Arguments

通常我們的方法很多是帶有引數的，在使用 Moq 的時候我們可以通過設定引數匹配為不同的引數返回不同的結果，來看下面的這個例子：

[Fact]
public void MethodParameterMatch()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    repositoryMock.Setup(x => x.Delete(It.IsAny<int>()))
        .Returns(true);
    repositoryMock.Setup(x => x.GetById(It.Is<int>(_ => _ > 0)))
        .Returns((int id) => new TestModel()
        {
            Id = id
        });

    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    var deleted = service.Delete(new TestModel());
    Assert.True(deleted);

    var result = service.GetById(1);
    Assert.NotNull(result);
    Assert.Equal(1, result.Id);

    result = service.GetById(-1);
    Assert.Null(result);

    repositoryMock.Setup(x => x.GetById(It.Is<int>(_ => _ <= 0)))
        .Returns(() => new TestModel()
        {
            Id = -1
        });
    result = service.GetById(0);
    Assert.NotNull(result);
    Assert.Equal(-1, result.Id);
}

通過 It.IsAny<T> 來表示匹配這個型別的所有值，通過 It.Is<T>(Expression<Func<bool>>) 來設定一個表示式來斷言這個型別的值

通過上面的例子，我們可以看的出來，設定返回值的時候，可以直接設定一個固定的返回值，也可以設定一個委託來返回一個值，也可以根據方法的引數來動態配置返回結果

Async Method

現在很多地方都是在用非同步方法，Moq 設定非同步方法有三種方式，一起來看一下示例：

[Fact]
public async Task AsyncMethod()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();

    // Task.FromResult
    repositoryMock.Setup(x => x.GetCountAsync())
        .Returns(Task.FromResult(10));
    // ReturnAsync
    repositoryMock.Setup(x => x.GetCountAsync())
        .ReturnsAsync(10);
    // Mock Result, start from 4.16
    repositoryMock.Setup(x => x.GetCountAsync().Result)
        .Returns(10);

    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    var result = await service.GetCountAsync();
    Assert.True(result > 0);
}

還有一個方式也可以，但是不推薦，編譯器也會給出一個警告，就是下面這樣

repositoryMock.Setup(x => x.GetCountAsync()).Returns(async () => 10);

Generic Type

有些方法會是泛型方法，對於泛型方法，我們來看下面的示例：

[Fact]
public void GenericType()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);

    repositoryMock.Setup(x => x.GetResult<int>(It.IsAny<string>()))
        .Returns(1);
    Assert.Equal(1, service.GetResult(""));

    repositoryMock.Setup(x => x.GetResult<string>(It.IsAny<string>()))
        .Returns("test");
    Assert.Equal("test", service.GetResult<string>(""));
}

[Fact]
public void GenericTypeMatch()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);

    repositoryMock.Setup(m => m.GetNum<It.IsAnyType>())
        .Returns(-1);
    repositoryMock.Setup(m => m.GetNum<It.IsSubtype<TestModel>>())
        .Returns(0);
    repositoryMock.Setup(m => m.GetNum<string>())
        .Returns(1);
    repositoryMock.Setup(m => m.GetNum<int>())
        .Returns(2);

    Assert.Equal(0, service.GetNum<TestModel>());
    Assert.Equal(1, service.GetNum<string>());
    Assert.Equal(2, service.GetNum<int>());
    Assert.Equal(-1, service.GetNum<byte>());
}

如果要 Mock 指定型別的資料，可以直接指定泛型型別，如上面的第一個測試用例，如果要不同型別設定不同的結果一種是直接設定型別，如果要指定某個型別或者某個型別的子類，可以用 It.IsSubtype<T>，如果要指定值型別可以用 It.IsValueType，如果要匹配所有型別則可以用 It.IsAnyType

Callback

我們在設定 Mock 行為的時候可以設定 callback 來模擬方法執行時的邏輯，來看一下下面的示例：

[Fact]
public void Callback()
{
    var deletedIds = new List<int>();
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    repositoryMock.Setup(x => x.Delete(It.IsAny<int>()))
        .Callback((int id) =>
        {
            deletedIds.Add(id);
        })
        .Returns(true);

    for (var i = 0; i < 10; i++)
    {
        service.Delete(new TestModel() { Id = i });
    }
    Assert.Equal(10, deletedIds.Count);
    for (var i = 0; i < 10; i++)
    {
        Assert.Equal(i, deletedIds[i]);
    }
}

Verification

有時候我們會驗證某個方法是否執行，並不需要關注是否方法的返回值，這時我們可以使用 Verification 驗證某個方法是否被呼叫，示例如下：

[Fact]
public void Verification()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);

    service.Delete(new TestModel()
    {
        Id = 1
    });

    repositoryMock.Verify(x => x.Delete(1));
    repositoryMock.Verify(x => x.Version, Times.Never());
    Assert.Throws<MockException>(() => repositoryMock.Verify(x => x.Delete(2)));
}

如果方法沒有被呼叫，就會引發一個 MockException 異常：

verification failed

Verification 也可以指定方法觸發的次數，比如：repositoryMock.Verify(x => x.Version, Times.Never);，預設是 Times.AtLeastOnce，可以指定具體次數 Times.Exactly(1) 或者指定一個範圍 Times.Between(1,2, Range.Inclusive)，Moq 也提供了一些比較方便的方法，比如Times.Never()/Times.Once()/Times.AtLeaseOnce()/Times.AtMostOnce()/Times.AtLease(2)/Times.AtMost(2)

Mock Property

Moq 也可以 mock 屬性，property 的本質是方法加一個欄位，所以也可以用 Mock 方法的方式來 Mock 屬性，只是使用 Mock 方法的方式進行 Mock 屬性的話，後續修改屬性值就不會引起屬性值的變化了，如果修改屬性，則要使用 SetupProperty 的方式來 Mock 屬性，具體可以參考下面的這個示例：

[Fact]
public void Property()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    repositoryMock.Setup(x => x.Version).Returns(1);
    Assert.Equal(1, service.Version);

    service.Version = 2;
    Assert.Equal(1, service.Version);
}

[Fact]
public void PropertyTracking()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    repositoryMock.SetupProperty(x => x.Version, 1);
    Assert.Equal(1, service.Version);

    service.Version = 2;
    Assert.Equal(2, service.Version);
}

Sequence

我們可以通過 Sequence 來指定一個方法執行多次返回不同結果的效果，看一下示例就明白了：

[Fact]
public void Sequence()
{
    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);

    repositoryMock.SetupSequence(x => x.GetCount())
        .Returns(1)
        .Returns(2)
        .Returns(3)
        .Throws(new InvalidOperationException());

    Assert.Equal(1, service.GetCount());
    Assert.Equal(2, service.GetCount());
    Assert.Equal(3, service.GetCount());
    Assert.Throws<InvalidOperationException>(() => service.GetCount());
}

第一次呼叫返回值是1，第二次是2，第三次是3，第四次是拋了一個 InvalidOperationException

LINQ to Mocks

我們可以通過 Mock.Of 來實現類似 LINQ 的方式，建立一個 mock 物件例項，指定型別的例項，如果物件比較深，要 mock 的物件比較多使用這種方式可能會一定程度上簡化自己的程式碼，來看使用示例：

[Fact]
public void MockLinq()
{
    var services = Mock.Of<IServiceProvider>(sp =>
        sp.GetService(typeof(IRepository)) == Mock.Of<IRepository>(r => r.Version == 1) &&
        sp.GetService(typeof(IUserIdProvider)) == Mock.Of<IUserIdProvider>(a => a.GetUserId() == "test"));

    Assert.Equal(1, services.ResolveService<IRepository>().Version);
    Assert.Equal("test", services.ResolveService<IUserIdProvider>().GetUserId());
}

Mock Behavior

預設的 Mock Behavior 是 Loose，預設沒有設定預期行為的時候不會拋異常，會返回方法返回值型別的預設值或者空陣列或者空列舉，

在宣告 Mock 物件的時候可以指定 Behavior 為 Strict，這樣就是一個"真正"的 mock 物件，沒有設定預期行為的時候就會丟擲異常，示例如下：

[Fact]
public void MockBehaviorTest()
{
    // Make mock behave like a "true Mock",
    // raising exceptions for anything that doesn't have a corresponding expectation: in Moq slang a "Strict" mock;
    // default behavior is "Loose" mock,
    // which never throws and returns default values or empty arrays, enumerable, etc

    var repositoryMock = new Mock<IRepository>();
    var service = new TestService(repositoryMock.Object);
    Assert.Equal(0, service.GetCount());
    Assert.Null(service.GetList());
    
    var arrayResult = repositoryMock.Object.GetArray();
    Assert.NotNull(arrayResult);
    Assert.Empty(arrayResult);

    repositoryMock = new Mock<IRepository>(MockBehavior.Strict);
    Assert.Throws<MockException>(() => new TestService(repositoryMock.Object).GetCount());
}

使用 Strict 模式不設定預期行為的時候就會報異常，異常資訊類似下面這樣：

strict exception

Moq 還有一些別的用法，還支援事件的操作，還有 Protected 成員的 Mock，還有一些高階的用法，自定義 Default 行為等，感覺我們平時可能並不太常用，所以上面並沒有加以介紹，有需要用的可以參考 Moq 的文件

上述測試程式碼可以在 Github 獲取 https://github.com/WeihanLi/SamplesInPractice/blob/master/XunitSample/MoqTest.cs

References

c#單元測試：使用Moq框架Mock物件
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C#框架Mock物件
使用 Moq 測試.NET Core 應用 -- Mock 方法
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Mock
使用 Moq 測試.NET Core 應用 -- Mock 行為
2018-07-14
Mock
使用 Moq 測試.NET Core 應用 -- Mock 屬性
2018-07-13
Mock
使用 Moq 測試.NET Core 應用 - Why Moq?
2018-07-12
使用 Moq 測試.NET Core 應用 -- 其它
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Callback

Verification

Mock Property

Sequence

LINQ to Mocks

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