使用Groovy+Spock轻松写出更简洁的单测

当无法避免做一件事时，那就让它变得更简单。

概述###

单测是规范的软件开发流程中的必不可少的环节之一。再伟大的程序员也难以避免自己不犯错，不写出有BUG的程序。单测就是用来检测BUG的。Java阵营中，JUnit和TestNG是两个知名的单测框架。不过，用Java写单测实在是很繁琐。本文介绍使用Groovy+Spock轻松写出更简洁的单测。

Spock是基于JUnit的单测框架，提供一些更好的语法，结合Groovy语言，可以写出更为简洁的单测。Spock介绍请自己去维基，本文不多言。下面给出一些示例来说明，如何用Groovy+Spock来编写单测。

准备与基础###

maven依赖####

要使用Groovy+Spock编写单测，首先引入如下Maven依赖，同时安装Groovy插件。

<dependency>
	<groupId>org.codehaus.groovy</groupId>
	<artifactId>groovy-all</artifactId>
	<version>2.4.12</version>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>junit</groupId>
	<artifactId>junit</artifactId>
	<version>4.12</version>
	<scope>test</scope>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>org.spockframework</groupId>
	<artifactId>spock-core</artifactId>
	<version>1.1-groovy-2.4</version>
<scope>test</scope>

基本构造块####

Spock主要提供了如下基本构造块：

  • where: 以表格的形式提供测试数据集合
  • when: 触发行为，比如调用指定方法或函数
  • then: 做出断言表达式
  • expect: 期望的行为，when-then的精简版
  • given: mock单测中指定mock数据
  • thrown: 如果在when方法中抛出了异常，则在这个子句中会捕获到异常并返回
  • def setup() {} ：每个测试运行前的启动方法
  • def cleanup() {} : 每个测试运行后的清理方法
  • def setupSpec() {} : 第一个测试运行前的启动方法
  • def cleanupSpec() {} : 最后一个测试运行后的清理方法

了解基本构造块的用途后，可以组合它们来编写单测。

单测示例###

expect-where####

expect-where组合是最简单的单测模式。也就是在 where 子句中以表格形式给出一系列输入输出的值，然后在 expect 中引用，适用于不依赖外部的工具类函数。这里的Where子句类似于TestNG里的DataProvider，比之更简明。 如下代码给出了二分搜索的一个实现：

      /**
	 * 二分搜索的非递归版本： 在给定有序数组中查找给定的键值
	 * 前提条件： 数组必须有序， 即满足： A[0] <= A[1] <= ... <= A[n-1]
	 * @param arr 给定有序数组
	 * @param key 给定键值
	 * @return 如果查找成功，则返回键值在数组中的下标位置，否则，返回 -1.
	 */
	public static int search(int[] arr, int key) {
		
		int low = 0;
		int high = arr.length-1;
		while (low <= high) {
			int mid = (low + high) / 2;
			if (arr[mid] > key) {
				high = mid - 1;
			}
			else if (arr[mid] == key) {
				return mid;
			}
			else {
				low = mid + 1;
			}
		}
		return -1;
	}

要验证这段代码是否OK，需要指定arr, key, 然后看Search输出的值是否是指定的数字 result。 Spock单测如下：

class BinarySearchTest extends Specification {

    def "testSearch"() {
        expect:
        BinarySearch.search(arr as int[], key) == result

        where:
        arr       | key | result
        []        | 1   | -1
        [1]       | 1   | 0
        [1]       | 2   | -1
        [3]      | 2   | -1
        [1, 2, 9] | 2   | 1
        [1, 2, 9] | 9   | 2
        [1, 2, 9] | 3   | -1
        //null      | 0   | -1
    }

}

单测类BinarySearchTest.groovy 继承了Specification ，从而可以使用Spock的一些魔法。expect: 块非常清晰地表达了要测试的内容，而where: 块则给出了每个指定条件值(arr,key)下应该有的输出 result。 注意到 where 中的变量arr, key, result 被 expect 的表达式引用了。是不是非常的清晰简单 ？ 可以任意增加一条单测用例，只是加一行被竖线隔开的值。

注意到最后被注释的一行， null | 0 | -1 这个单测会失败，抛出异常，因为实现中没有对 arr 做判空检查，不够严谨。 这体现了写单测时的一大准则：务必测试空与临界情况。此外，给出的测试数据集覆盖了实现的每个分支，因此这个测试用例集合是充分的。

Unroll####

testSearch的测试用例都写在where子句里。有时，里面的某个测试用例失败了，却难以查到是哪个失败了。这时候，可以使用Unroll注解，该注解会将where子句的每个测试用例转化为一个 @Test 独立测试方法来执行，这样就很容易找到错误的用例。 方法名还可以更可读些。比如写成：

    @Unroll
    def "testSearch(#key in #arr index=#result)"() {
        expect:
        BinarySearch.search(arr as int[], key) == result

        where:
        arr       | key | result
        []        | 1   | -1
        [1, 2, 9] | 9   | 2
        [1, 2, 9] | 3   | 0
    }

运行结果如下。 可以看到错误的测试用例单独作为一个子测试运行，且标识得更明显了。

typecast####

注意到expect中使用了 arr as int[] ，这是因为 groovy 默认将 [xxx,yyy,zzz] 形式转化为列表，必须强制类型转换成数组。 如果写成 BinarySearch.search(arr, key) == result 就会报如下错误：

Caused by: groovy.lang.MissingMethodException: No signature of method: static zzz.study.algorithm.search.BinarySearch.search() is applicable for argument types: (java.util.ArrayList, java.lang.Integer) values: [[1, 2, 9], 3]
Possible solutions: search([I, int), each(groovy.lang.Closure), recSearch([I, int)

类似的，还有Java的Function使用闭包时也要做强制类型转换。来看下面的代码：

  public static <T> void tryDo(T t, Consumer<T> func) {
    try {
      func.accept(t);
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException(e.getCause());
    }
  }

这里有个通用的 try-catch 块，捕获消费函数 func 抛出的异常。 使用 groovy 的闭包来传递给 func 时， 必须将闭包转换成 Consumer 类型。 单测代码如下：

def "testTryDo"() {
        expect:
        try {
            CatchUtil.tryDo(1, { throw new IllegalArgumentException(it.toString())} as Consumer)
            Assert.fail("NOT THROW EXCEPTION")
        } catch (Exception ex) {
            ex.class.name == "java.lang.RuntimeException"
            ex.cause.class.name == "java.lang.IllegalArgumentException"
        }
    }

这里有三个注意事项：

  1. 无论多么简单的测试，至少要有一个 expect: 块 或 when-then 块 （别漏了在测试代码前加个 expect: 标签）， 否则 Spock 会报 “No Test Found” 的错误；
  2. Groovy闭包 { x -> doWith(x) } 必须转成 java.util.[Function|Consumer|BiFunction|BiConsumer|...]
  3. 若要测试抛出异常，Assert.fail("NOT THROW EXCEPTION") 这句是必须的，否则单测可以不抛出异常照样通过，达不到测试异常的目的。

when-then-thrown####

上面的单测写得有点难看，可以使用Spock的thrown子句写得更简明一些。如下所示： 在 when 子句中调用了会抛出异常的方法，而在 then 子句中，使用 thrown 接收方法抛出的异常，并赋给指定的变量 ex, 之后就可以对 ex 进行断言了。

def "testTryDoWithThrown"() {
        when:
        CatchUtil.tryDo(1, { throw new IllegalArgumentException(it.toString())} as Consumer)

        then:
        def ex = thrown(Exception)
        ex.class.name == "java.lang.RuntimeException"
        ex.cause.class.name == "java.lang.IllegalArgumentException"
    }

setup-given-when-then-where####

Mock外部依赖的单测一直是传统单测的一个头疼点。使用过Mock框架的同学知道，为了Mock一个服务类，必须小心翼翼地把整个应用的所有服务类都Mock好，并通过Spring配置文件注册好。一旦有某个服务类的依赖有变动，就不得不去排查相应的依赖，往往单测还没怎么写，一个小时就过去了。

Spock允许你只Mock需要的服务类。假设要测试的类为 S，它依赖类 D 提供的服务 m 方法。 使用Spock做单测Mock可以分为如下步骤：
STEP1: 可以通过 Mock(D) 来得到一个类D的Mock实例 d；
STEP2：在 setup() 方法中将 d 设置为 S 要使用的实例；
STEP3：在 given 子句中，给出 m 方法的模拟返回数据 sdata；
STEP4: 在 when 子句中，调用 D 的 m 方法，使用 >> 将输出指向 sdata ;
STEP5: 在 then 子句中，给出判定表达式，其中判定表达式可以引用 where 子句的变量。

例如，下面是一个 HTTP 调用类的实现。

package zzz.study.tech.batchcall;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;

import org.apache.http.Header;
import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpPost;
import org.apache.http.entity.StringEntity;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.message.BasicHeader;
import org.apache.http.util.EntityUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.nio.charset.Charset;

/**
 * Created by shuqin on 18/3/12.
 */
@Component("httpClient")
public class HttpClient {

  private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HttpClient.class);

  private CloseableHttpClient syncHttpClient = SyncHttpClientFactory.getInstance();

  /**
   *  发送查询请求获取结果
   */
  public JSONObject query(String query, String url) throws Exception {
    StringEntity entity = new StringEntity(query, "utf-8");
    HttpPost post = new HttpPost(url);
    Header header = new BasicHeader("Content-Type", "application/json");
    post.setEntity(entity);
    post.setHeader(header);

    CloseableHttpResponse resp = null;
    JSONObject rs = null;
    try {
      resp = syncHttpClient.execute(post);
      int code = resp.getStatusLine().getStatusCode();
      HttpEntity respEntity = resp.getEntity();
      String response = EntityUtils.toString(respEntity, Charset.forName("utf-8"));

      if (code != 200) {
        logger.warn("request failed resp:{}", response);
      }
      rs = JSONObject.parseObject(response);
    } finally {
      if (resp != null) {
        resp.close();
      }
    }
    return rs;
  }

}

它的单测类如下所示：

package zzz.study.batchcall

import com.alibaba.fastjson.JSON
import org.apache.http.ProtocolVersion
import org.apache.http.entity.BasicHttpEntity
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient
import org.apache.http.impl.execchain.HttpResponseProxy
import org.apache.http.message.BasicHttpResponse
import org.apache.http.message.BasicStatusLine
import spock.lang.Specification
import zzz.study.tech.batchcall.HttpClient

/**
 * Created by shuqin on 18/3/12.
 */
class HttpClientTest extends Specification {

    HttpClient httpClient = new HttpClient()
    CloseableHttpClient syncHttpClient = Mock(CloseableHttpClient)

    def setup() {
        httpClient.syncHttpClient = syncHttpClient
    }

    def "testHttpClientQuery"() {

        given:
        def statusLine = new BasicStatusLine(new ProtocolVersion("Http", 1, 1), 200, "")
        def resp = new HttpResponseProxy(new BasicHttpResponse(statusLine), null)
        resp.statusCode = 200

        def httpEntity = new BasicHttpEntity()
        def respContent = JSON.toJSONString([
                "code": 200, "message": "success", "total": 1200
        ])
        httpEntity.content = new ByteArrayInputStream(respContent.getBytes("utf-8"))
        resp.entity = httpEntity

        when:
        syncHttpClient.execute(_) >> resp

        then:
        def callResp = httpClient.query("query", "http://127.0.0.1:80/xxx/yyy/zzz/list")
        callResp.size() == 3
        callResp[field] == value

        where:
        field     | value
        "code"    | 200
        "message" | "success"
        "total"   | 1200

    }
}

让我来逐一讲解：

STEP1: 首先梳理依赖关系。 HttpClient 依赖 CloseableHttpClient 实例来查询数据，并对返回的数据做处理 ;

STEP2: 创建一个 HttpClient 实例 httpClient 以及一个 CloseableHttpClient mock 实例： CloseableHttpClient syncHttpClient = Mock(CloseableHttpClient) ;

STEP3: 在 setup 启动方法中，将 syncHttpClient 设置给 httpClient ;

STEP4: 从代码中可以知道，httpClient 依赖 syncHttpClient 的 execute 方法返回的 CloseableHttpResponse 实例，因此，需要在 given: 块中构造一个 CloseableHttpResponse 实例 resp 。这里费了一点劲，需要深入apacheHttp源代码，了解 CloseableHttpResponse 的继承实现关系， 来最小化地创建一个 CloseableHttpResponse 实例 ，避开不必要的细节。不过这并不是 SpockMock单测的重点。

STEP5：在 when 块中调用 syncHttpClient.execute(_) >> resp ；

STEP6: 在 then 块中根据 resp 编写断言表达式，这里 where 是可选的。

嗯，Spock Mock 单测就是这样：setup-given-when-then 四步曲。读者可以打断点观察单测的单步运行。

小结###

本文讲解了使用Groovy+Spock编写单测的 expect-where , when-then-thrown, setup-given-when-then[-where] 三种最常见的模式，相信已经可以应对实际应用的大多数场景了。 可以看到，Groovy 的语法结合Spock的魔法，确实让单测更加清晰简明。

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