大淘宝用户平台技术团队单元测试建设

单元测试是工程交付前质量保障的第一环，也无疑是软件工程质量保障的重要基石，有效的单元测试能够提前发现90%以上的代码Bug问题，同时也能防止代码的腐化，在工程重构演进时起到至关重要的作用。

为什么需要单元测试

纵观优秀的开源工程，完备的单元测试总是必须的条件。通过这些单元测试，我们可以充分了解代码中相关类和方法的作用和核心逻辑，熟悉各种场景的运行情况。同时也因为有了单元测试，开源作者在接受各种feature的代码提交时才有稳定安全的保障。其实单元测试的重要性所有开发同学应该都了然于胸，同样TDD(测试驱动开发)也不是一个新的概念，但是真当我们落地实践时，又总会找出各种各样的理由来劝服自己下次一定好好写单元测试，这一次先放过自己。这些理由无外乎，开发周期太紧了; 测试同学能保证功能正确性;写单元测试代码量比业务代码还大; 又不是不能跑。所以虽然我们总是在追逐工程师文化，却又时不时放纵在放弃工程师底蕴的路上。

单元测试是工程交付前质量保障的第一环，也无疑是软件工程质量保障的重要基石，有效的单元测试能够提前发现90%以上的代码Bug问题，同时也能防止代码的腐化，在工程重构演进时起到至关重要的作用。

怎么写单元测试

▐ 好的单元测试的几个要点

摘自阿里巴巴开发规约

1. 单元测试必须遵守AIR原则，单元测试必须具备Automatic(自动化)，Independent(独立性)，Repeatable(可重复)性；
2. 单元测试应该是全自动执行的，并且非交互式的。测试用例通常是被定期执行的，执行过程必须完全自动化才有意义。输出结果需要人工检查的测试不是一个好的单元测试；
3. 单元测试要保证测试粒度足够小。单元测试测试粒度足够小，有助于精确定位问题。单测粒度至多是类级别，一般是方法级别；
4. 单元测试要遵守BCDE原则，Border，边界值测试，包括循环边界、特殊取值、特殊时间点、数据顺序等；Correct，正确的输入，并得到预期的结果；Design，与设计文档相结合，来编写单元测试；Error，强制错误信息输入（如：非法数据、异常流程、非业务允许输入等），并得到预期的结果；
5. 核心业务、核心应用、核心模块的增量代码要确保单元测试通过；

▐ 单元测试编码范式

这里主要以Mockito单元测试框架为模版

1. Mock :

通过when().thenReturn/thenAnswer/thenThrow 或者doReturn().when()等mock方式将依赖类方法进行模拟，模拟服务依赖或者中间结果 2. DO :

调用被测试类方法，执行测试链路 3. Verify :

校验执行结果正确性，通过Assert校验数据结果准确，通过Verify校验链路执行准确，通过expected=Exception.class校验异常链路

public class Test {
    // 0. 依赖类
    @Mock
    DependencyClass dependencyClass;
    // 0. 待测试类
    @InjectMocks
    TestClass testClass;

    @Before
    public void setUp() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
    }

    @Test
    public void testMethod() {
        // 1. Mock, 依赖方法，构造中间层数据
        when(dependencyClass.someMehod(any())).thenReturn(mockData());
        // 2. Do, 调用被测试类
        Result result = testClass.testMehod();
        // 3. Verify, 校验结果数据
        Assert.assertEquals("some expected result string", result.getModel());
    }
}

当然写单元测试用例虽然套路比较模版化，但是我们也要充分利用单元测试框架（Junit/Mockito/PowerMock/Spock），掌握其中的一些技巧，才能写出快准狠的单元测试用例，这也是研发同学必须要掌握的基本功。关于如何利用单元测试框架这里不再赘述（详细可以参考阿里技术《Java编程技巧之单元测试用例编写流程》）。

▐ 单元测试编码提效

IDEA上有很多单元测试插件，能够半自动化生成单元测试类文件，这里重点推荐TestMe插件。TestMe插件可以智能分析被测试类的依赖类，结合Mockito+Junit等单元测试框架，生成Mock/InjectMocks依赖关系，自动生成单元测试类。

假设业务代码如下：

@Component
public class DefaultMemberManager implements MemberManager {
    @Autowired
    private MemberDAO memberDAO;
    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    @Override
    public Date queryActivationTime(long userId) {
        Date activationTime = cacheManager.getActivationTime(userId);
        if (activationTime == null) {
            MemberDO memberDO = memberDAO.queryByUserId(userId);
            if (memberDO != null) {
                cacheManager.saveActivationTime(userId, memberDO.getActiveTime());
                activationTime = memberDO.getActiveTime();
            }
        }
        return activationTime;
    }
}

则通过TestMe快捷键COMMOND+N, 可以极速自动生成如下的单元测试类

public class DefaultMemberManagerTest {
    @Mock
    MemberDAO memberDAO;
    @Mock
    CacheManager cacheManager;
    @InjectMocks
    DefaultMemberManager defaultMemberManager;

    @Before
    public void setUp() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
    }

    @Test
    public void testQueryActivationTime() throws Exception {
        when(memberDAO.queryByUserId(anyLong())).thenReturn(null);
        when(cacheManager.getActivationTime(anyLong())).thenReturn(
            new GregorianCalendar(2022, Calendar.MARCH, 5, 23, 2).getTime());
        Date result = defaultMemberManager.queryActivationTime(0L);
        Assert.assertEquals(new GregorianCalendar(2022, Calendar.MARCH, 5, 23, 2).getTime(), result);
    }
}

团队单元测试建设

▐ 覆盖率概念

覆盖率是类JaCoCo插件通过javaagent挂载的方式，在单元测试命令运行时执行代码覆盖率检测，计算单元测试执行过程中所覆盖的代码比例来生成覆盖率。常见的覆盖率指标，又可进一步细分为语句覆盖率，条件覆盖率，分支覆盖率，路径覆盖率等。这里我们当前更为关注语句覆盖率和分支覆盖率，尤其是增量代码的覆盖率，更能体现变更代码的单元测试覆盖情况。

▐ 如何进行单元测试

这里我们借助于阿里研发平台Aone的测试实验室功能，Aone实验室支持测试任务插件的编排组合，通过独立的测试资源执行测试任务。所以我们将代码拉取插件，单元测试插件和覆盖率计算插件进行编排配置，形成最终的执行流：拉取代码；执行单元测试命令；单元测试结果解析；计算覆盖率。最终完成整个工程的单元测试覆盖率计算。

单元测试覆盖率结果示例如下：

▐ 什么时候触发单元测试

单元测试任务主要通过持续交付流水线pipeline来集成，当前几个主要触发策略如下：

1. 代码提交时，保证单元测试执行及时性
2. 代码审核时，保证代码审核通过的代码分支符合单元测试标准
3. 发布流程中，保证最终集成发布的所有分支代码符合单元测试标准

▐ 单元测试覆盖率卡点

用户平台技术团队单元测试规范如下:

1. 单元测试用例通过率为100%
2. 单元测试增量代码行覆盖率为85%
3. 代码规范扫描增量问题总数为0个

▐ 单元测试覆盖率报表

为了更好的衡量单元测试的覆盖率情况，我们采用报表的形式统计每个应用，每个团队的代码单元测试覆盖率。

总结

当前团队内各应用（除边缘应用外）的单元测试增量代码覆盖率在2022年已经全部达到85%标准，最新平均增量代码行覆盖率达到88%，整体全量代码覆盖率平均提高20%。诚然单元测试覆盖率的提高不是最终的目的，覆盖率高不能完全代表工程质量高，但是一个没有单元测试或者单元测试覆盖率低的工程，其代码质量和稳定性必然不高。同时团队内研发同学对单元测试也有了新的认识，自测和提测质量显著提升，全年未发生由于代码质量产生的线上故障，有效提升了工程质量和服务稳定性。

后续规划，持续优化单元测试质量，提升分支覆盖率，优化边界异常覆盖；关注单元测试编码效率的提升，优化测试用例和测试数据分离；关注核心链路单元测试覆盖率；熟练将TDD思维运用到业务开发过程中。