.Net单元测试xUnit和集成测试指南(1)

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所属分类:.NET技术
摘要

在现代化的软件开发中,单元测试和集成测试是确保代码质量和可靠性的关键部分。ASP.NET Core 社区内提供了强大的单元测试框架,xUnit 是其中之一,它提供了简单、清晰和强大的测试功能,编写单元测试有许多优点;有助于回归、提供文档及辅助良好的设计。下面几节我们来深入浅出探讨如何使用 xUnit 进行 ASP.NET Core 应用程序的单元测试和集成测试。


引言

在现代化的软件开发中,单元测试集成测试是确保代码质量和可靠性的关键部分。ASP.NET Core 社区内提供了强大的单元测试框架,xUnit 是其中之一,它提供了简单、清晰和强大的测试功能,编写单元测试有许多优点;有助于回归、提供文档及辅助良好的设计。下面几节我们来深入浅出探讨如何使用 xUnit 进行 ASP.NET Core 应用程序的单元测试和集成测试。

内容大纲:

xUnit 简介

xUnit.net 是一个免费、开源、面向社区的.NET 单元测试工具。由 NUnit v2 的原始发明者编写,xUnit.net 是用于 C#F#(其他.NET 语言可能也可以使用,但不受支持)的最新技术单元测试。xUnit.net 可与 Visual StudioVisual Studio CodeReSharperCodeRushTestDriven.NET 一起使用。它是.NET 基金会的一部分,并遵守其行为准则。其许可协议为 Apache 2(为 OSI 批准的许可协议)。

xUnit.net 官方网站

创建单元测试项目

在单元测试中通常要遵循AAA模式,也就是 ArrangeActAssert,这是一种常见的测试组织结构。

  • Arrange(准备): 在这个阶段,将设置测试的前提条件,初始化对象、设置输入参数等。简单讲就是准备测试环境,确保被测代码在正确的上下文中执行。
  • Act(执行): 在这个阶段,会执行要测试的代码或方法。这是针对被测代码的实际调用或操作。
  • Assert: 在这个阶段,会验证被测代码的行为是否符合预期。检查实际结果与期望结果是否一致,如果不一致则测试失败。

示例:

[Fact] public void Add_EmptyString_ReturnsZero() {     // Arrange     var stringCalculator = new StringCalculator();      // Act     var actual = stringCalculator.Add("");      // Assert     Assert.Equal(0, actual); } 

可读性是编写单元测试最重要的方面之一,在测试中分离这些操作 都明确地突出调用代码所需的依赖项、调用代码的方式以及尝试断言的内容,让测试尽可能具有可读性。

好了理解了这个核心概念我们可以先创建项目一步步的练习了。

用 VS 创建单元测试项目

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在项目创建完之后我们可以简单浏览一下 xUnit 单元测试项目装了那些 nuget 依赖,做到对项目有个简单的了解

  <ItemGroup>     <PackageReference Include="coverlet.collector" Version="6.0.0" />     <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="17.8.0" />     <PackageReference Include="xunit" Version="2.5.3" />     <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.5.3" />   </ItemGroup> 

下面我们创建一个简单的数据计算类。

  • 创建数学计算类
public class MathCalculator {     public int Add(int a, int b)     {         return a + b;     } } 
  • 创建数据计算测试类
public class MathCalculatorTests {     [Fact]     public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()     {         // Arrange         var calculator = new MathCalculator();          // Act         var result = calculator.Add(3, 5);          // Assert         Assert.Equal(8, result);     } }  

测试一下,测试类库右键->运行测试

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可以看到 我们的单元测试通过。

单元测试命名规范

本着代码自文档的原则,测试的名称建议应包括三个部分:

  • 要测试的方法的名称。
  • 测试的方案。
  • 调用方案时的预期行为。

示例

    [Fact]     public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()     {         // Arrange         var calculator = new MathCalculator();          // Act         var result = calculator.Add(3, 5);          // Assert         Assert.Equal(8, result);     } 

要测试的方法名称是 MathCalculator 中的 Add 方法,测试的方案是传两个数,预期是返回两数之和 按照上面的测试名称的命名规则可以命名为Add_TwoNumbers_ReturnSum

单元测试最佳命名规范应该包括三个关键部分:要测试的方法的名称、测试的场景,以及调用该场景时的预期行为。良好的命名标准能清晰表达测试意图,提供有效文档,便于他人理解代码行为和快速定位问题。

单元测试最佳实践


将方法标记为测试方法在 xUnit 中有两个属性,FactTheory

Fact 属性

在方法上我们看到有一个 Attribute [Fact] ,[Fact] 属性是 xUnit 中最基本的测试属性之一,用于标记一个方法作为一个无需参数且不返回任何内容的测试方法。被标记为 [Fact] 的方法将会被 xUnit 框架识别并执行.

Theory 属性

Theory 属性用于标记一个测试方法,该方法可以接受参数并运行多次,每次运行时使用不同的参数值。Theory 属性通常用于数据驱动测试,允许在同一个测试方法中使用不同的输入数据进行测试.

InlineData 属性

[InlineData] 属性指定这些输入 Theory 标记的测试方法的参数值。

示例:

[Theory] [InlineData(-1)] [InlineData(0)] [InlineData(1)] public void IsPrime_ValuesLessThan2_ReturnFalse(int value) {     var result = _primeService.IsPrime(value);      Assert.False(result, $"{value} should not be prime"); } 

InlineData 适用于静态、硬编码的测试数据集合,适合于简单且固定的测试场景。

MemberData 属性

MemberData 属性是 xUnit 中用于数据驱动测试的一种方式,它允许从一个字段、属性或方法中获取测试数据,并将这些数据传递给测试方法进行多次测试。通过 MemberData 属性,可以更灵活地管理和提供测试数据,适用于需要动态生成测试数据的情况。

使用方式

  • 标记测试方法:使用 [Theory] 属性标记测试方法,以便接受从 MemberData 属性提供的测试数据。
  • 准备测试数据:创建一个公共静态字段、属性或方法,该字段、属性或方法返回一个 IEnumerable<object[]> 对象,其中每个 object[] 对象代表一组测试数据。
  • 传递测试数据:在 MemberData 属性中指定要使用的数据源,从而将数据传递给测试方法。

示例

    public static IEnumerable<object[]> GetComplexTestData()     {         yield return new object[] { 10, 5, 15 }; // 测试数据 1         yield return new object[] { -3, 7, 4 }; // 测试数据 2         yield return new object[] { 0, 0, 0 }; // 测试数据 3         // 可以根据需要继续添加更多的测试数据     }     [Theory]    [MemberData(nameof(GetComplexTestData))]    public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers01(int first, int second, int sum)    {        // Arrange        var calculator = new MathCalculator();         // Act        var result = calculator.Add(first, second);         // Assert        Assert.Equal(sum, result);    }  

MemberData 适用于动态、灵活的测试数据集合,适合于需要从外部源动态获取测试数据的情况。

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自定义属性

除了上面提到的 InlineDataMemberData 之外还可以有更加灵活的方式继承DataAttribute实现自定义的Attribute

我们来做一个实现和上面一样的需求

  • 实现 Custom Attribute
 [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = true)] public class CustomDataAttribute : DataAttribute {      private readonly int _first;     private readonly int _second;     private readonly int _sum;      public CustomDataAttribute(int first, int second, int sum)     {         _first = first;         _second = second;         _sum = sum;     }     public override IEnumerable<object[]> GetData(MethodInfo testMethod)     {         yield return new object[] { _first, _second, _sum };     } }    
  • 用例
   [Theory]    [CustomData(1, 2, 3)]    [CustomData(2, 3, 5)]    public void Add_TwoNumbers_ReturnSum03(int num1, int num2, int expectedSum)    {        // Arrange        var calculator = new MathCalculator();         // Act        var result = calculator.Add(num1, num2);         // Assert        Assert.Equal(expectedSum, result);    } 

自定义属性相较于使用 InlineDataMemberData 有以下优势:

  1. 灵活性:自定义属性允许您实现更复杂的逻辑来动态生成测试数据,可以从不同数据源中获取数据,实现更灵活的数据驱动测试。

  2. 重用性:通过自定义属性,您可以将相同的测试数据逻辑应用于多个测试方法,提高测试代码的重用性和可维护性。

  3. 可扩展性:自定义属性可以根据需求进行定制和扩展,适应不同的测试场景和数据需求,使得测试数据的生成更具灵活性。

  4. 可读性:通过自定义属性,可以使测试代码更具可读性和表达力,更清晰地表达测试数据的来源和意图。

尽管使用 InlineDataMemberData 可以满足大多数简单的测试数据需求,但当需要更复杂的数据生成逻辑、数据源、或者对测试数据进行处理时,使用自定义属性会更具优势,能够更好地满足个性化的测试需求。

在测试中应避免逻辑

[Theory]的出现就是为了避免我们在单元测试时编写一些额外的逻辑,造成测试之外的一些错误。

编写单元测试时,请避免手动字符串串联、逻辑条件(例如 if、while、for 和 switch)以及其他条件。

错误示范:

   [Fact]    public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers02()    {        // Arrange        var calculator = new MathCalculator();        var testData = new List<(int, int, int)>    {        (1, 2, 3),        (2, 3, 5),        (3, 4, 7)    };         // Act & Assert        foreach (var (first, second, sum) in testData)        {            var result = calculator.Add(first, second);            Assert.Equal(sum, result);        }    } 

此处用了 forEach 循环来批量断言,违反了单元测试的最佳实践。

测试中应避免逻辑的好处是:

  • 降低在测试中引入 bug 的可能性。
  • 专注于最终结果,而不是实现细节。

ITestOutputHelper 控制台输出

在 xUnit 中我们利用 Console.WriteLine输出时发现什么也不会显示,在 xUnit 单元测试项目中我们需要利用ITestOutputHelper
ITestOutputHelper是 xUnit 中的一个接口,用于在单元测试中输出信息。通过 ITestOutputHelper,您可以在测试运行时将调试信息、日志信息等输出到测试结果中,方便调试和查看测试过程中的输出信息。

调试

再要测试的方法上右键选择调试测试,或者点击方法上面的小点
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最后

本篇文章简单的讲了单元测试的基础知识,让大家先对单元测试有个基本的概念,这些用在具体的项目中显然是不够的,后面的章节我们聊一下 TDD,Fake 管理,Log 日志输出,单元测试覆盖率,WebApi 的集成测试,DependencyInjection,Bogus,还有 Devops 的单元测试等知识。

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