iOS自动化测试的那些干货

原文

前言

如果有测试大佬发现内容不对，欢迎指正，我会及时修改。

大多数的iOS App(没有持续集成)迭代流程是这样的

也就是说，测试是发布之前的最后一道关卡。如果bug不能在测试中发现，那么bug就会抵达用户，所以测试的完整性和可靠性十分重要。

目前，大多数App还停留在人工测试阶段，人工测试投入的成本最低，能够保证核心功能的使用，而且测试人员不需要会写代码。

但是，在很多测试场景下，人工测试的效率太低，容易出错。举两个常见的例子：

• 一个App的核心功能，在每一次发布版本前的测试必定会跑一遍所有的测试用例，不管对应的业务在当前版本有没有变化（天知道开发在做业务A的时候，对业务B有没有影响），如果这次测出新的bug，测试人员在下一次发版测试中，又不得不做这些重复的工作。

• 开发在写API请求相关代码的时候没有做数据容错，测试在人工测试的时候都是正常的数据，所以测试通过。上线了之后，后台配置数据的时候出了点小问题，导致大面积崩溃，boom～。

然后，老板就要过来找你了

本文所讲解的均是基于XCode 8.2.1，有些概念可能不适用于低版本的XCode

自动化测试

自动化测试就是写一些测试代码，用代码代替人工去完成模块和业务的测试。

其实不管是开发还是测试，如果你在不断的做重复性工作的时候，就应该问自己一个问题：是不是有更高效的办法？

自动化测试有很多优点：

• 测试速度快，避免重复性的工作

• 避免regression，让开发更有信心去修改和重构代码(个人认为最大的优点)

• 具有一致性。

• 有了自动化测试，持续集成（CI）会变得更可靠。

• 迫使开发人员写出更高质量的代码。（自动化测试不通过，代码不允许合并）

当然，自动化测试也有一些缺点。

• 开发和维护成本高。

• 不能完全替代人工测试。

• 无法完全保证测试的准确性 - 让代码去判断一段逻辑是否正确很容易，但是，让代码判断一个控件显示是否正确却没那么容易。

所以，在做自动化测试之前，首先要问自己几个问题？

• 这个测试业务的变动是否频繁？

• 这个测试业务是否属于核心功能？

• 编写测试代码的成本有多少？

• 自动化测试能保证测试结果的准确么？

通常，我们会选择那些业务稳定，需要频繁测试的部分来编写自动化测试脚本，其余的采用人工测试，人工测试仍然是iOS App开发中不可缺少的一部分。

测试种类

从是否接触源代码的角度来分类：测试分为黑盒和白盒（灰盒就是黑盒白盒结合，这里不做讨论）。

白盒测试的时候，测试人员是可以直接接触待测试App的源代码的。白盒测试更多的是单元测试，测试人员针对各个单元进行各种可能的输入分析，然后测试其输出。白盒测试的测试代码通常由iOS开发编写。

黑盒测试。黑盒测试的时候，测试人员不需要接触源代码。是从App层面对其行为以及UI的正确性进行验证，黑盒测试由iOS测试完成。

从业务的层次上来说，测试金字塔如图：

而iOS测试通常只有以下两个层次：

• Unit，单元测试，保证每一个类能够正常工作

• UI，UI测试，也叫做集成测试，从业务层的角度保证各个业务可以正常工作。

框架选择

啰里八嗦讲的这么多，自动化测试的效率怎么样，关键还是在测试框架上。那么，如何选择测试框架呢？框架可以分为两大类：XCode内置的和三方库。

选择框架的时候有几个方面要考虑

• 测试代码编写的成本

• 是否可调式

• 框架的稳定性

• 测试报告（截图，代码覆盖率，…）

• WebView的支持（很多App都用到了H5）

• 自定义控件的测试

• 是否需要源代码

• 能否需要连着电脑

• 是否支持CI（持续集成）

• ….

我们首先来看看XCode内置的框架：XCTest。XCTest又可以分为两部分：Unit Test 和 UI Test，分别对应单元测试和UI测试。有一些三方的测试库也是基于XCTest框架的，这个在后文会讲到。由于是Apple官方提供的，所以这个框架会不断完善。

成熟的三方框架通常提供了很多封装好的有好的接口，笔者综合对比了一些，推荐以下框架：

单元测试：

以下三个框架都是BDD(Behavior-driven development) - 行为驱动开发。行为驱动开发简单来说就是先定义行为，然后定义测试用例，接着再编写代码。 实践中发现，通常没有那么多时间来先定义行为，不过BDD中的domain-specific language (DSL)能够很好的描述用例的行为。

• Kiwi 老牌测试框架

• specta 另一个BDD优秀框架

• Quick 三个项目中Star最多，支持OC和Swift，优先推荐。

UI测试

• KIF 基于XCTest的测试框架，调用私有API来控制UI，测试用例用Objective C或Swift编写。

• appium 基于Client - Server的测试框架。App相当于一个Server，测试代码相当于Client，通过发送JSON来操作APP，测试语言可以是任意的，支持android和iOS。

篇幅有限，本文会先介绍XCtest，接着三方的Unit框架会以Quick为例，UI Test框架侧重分析KIF，appium仅仅做原理讲解。

XCTest

对于XCTest来说，最后生成的是一个bundle。bundle是不能直接执行的，必须依赖于一个宿主进程。关于XCTest进行单元测试的基础(XCode的使用，异步测试，性能测试，代码覆盖率等)，我在这篇文章里讲解过，这里不再详细讲解。

• iOS 单元测试之XCTest详解

单元测试用例

比如，我有以下一个函数：

//验证一段Text是否有效。（不能以空字符开头，不能为空）
- (BOOL)validText:(NSString *)text error:(NSError *__autoreleasing *)error{
}

那么，我该如何为这个函数编写单元测试的代码？通常，需要考虑以下用例：

• 输入以空白字符或者换行符开头的，error不为空，返回 NO

• 输入正确的内容，error为空，返回YES

• 输入为nil,error不为空，返回 NO (边界条件)

• 输入为非NSString类型，验证不通过，返回NO （错误输入）

• 特殊输入字符（标点符号，非英文等等）

UI测试

UI测试是模拟用户操作，进而从业务处层面测试。关于XCTest的UI测试，建议看看WWDC 2015的这个视频：

• UI Testing in Xcode

关于UI测试，有几个核心类需要掌握

• XCUIApplication 测试应用的代理

• XCUIElement 一个UI上可见的视图对象

• XCUIElementQuery 查找XCUIElement

UI测试还有一个核心功能是UI Recording。选中一个UI测试用例，然后点击图中的小红点既可以开始UI Recoding。你会发现：

随着点击模拟器，自动合成了测试代码。（通常自动合成代码后，还需要手动的去调整）

在写UI测试用例的时候要注意：测试行为而不是测试代码。比如，我们测试这样一个case

进入Todo首页，点击add，进入添加页面，输入文字，点击save。

测试效果如下：

对应测试代码：

- (void)testAddNewItems{
    //获取app代理
    XCUIApplication *app = [[XCUIApplication alloc] init];
    //找到第一个tabeview，就是我们想要的tableview
    XCUIElement * table = [app.tables elementBoundByIndex:0];
    //记录下来添加之前的数量
    NSInteger oldCount = table.cells.count;
    //点击Add
    [app.navigationBars[@"ToDo"].buttons[@"Add"] tap];
    //找到Textfield
    XCUIElement *inputWhatYouWantTodoTextField = app.textFields[@"Input what you want todo"];
    //点击Textfield
    [inputWhatYouWantTodoTextField tap];
    //输入字符
    [inputWhatYouWantTodoTextField typeText:@"somethingtodo"];
    //点击保存
    [app.navigationBars[@"Add"].buttons[@"Save"] tap];
    //获取当前的数量
    NSInteger newCount = table.cells.count;
    //如果cells的数量加一，则认为测试成功
    XCTAssert(newCount == oldCount + 1);
}

这里是通过前后tableview的row数量来断言成功或者失败。

等待

通常，在视图切换的时候有转场动画，我们需要等待动画结束,然后才能继续，否则query的时候很可能找不到我们想要的控件。

比如，如下代码等待VC转场结束，当query只有一个table的时候，才继续执行后续的代码。

[self expectationForPredicate:[NSPredicate predicateWithFormat:@"self.count = 1"]
          evaluatedWithObject:app.tables
                      handler:nil];
[self waitForExpectationsWithTimeout:2.0 handler:nil];
//后续代码....

Tips: 当你的UI结构比较复杂的时候，比如各种嵌套childViewController，使用XCUIElementQuery的代码会很长，也不好维护。

另外，UI测试还会在每一步操作的时候截图，方便对测试报告进行验证。

查看测试结果

使用基于XCTest的框架，可以在XCode的report navigator中查看测试结果。

其中：

• Tests 用来查看详细的测试过程

• Coverage 用来查看代码覆盖率

• Logs 用来查看测试的日志

点击图中的红色框指向的图标可以看到每一步UI操作的截图

除了利用XCode的GUI，还可以通过后文提到的命令行工具来测试，查看结果。

Stub/Mock

首先解释两个术语：

• mock 表示一个模拟对象

• stub 追踪方法的调用，在方法调用的时候返回指定的值。

通常，如果你采用纯存的XCTest，推荐采用OCMock来实现mock和stub，单元测试的三方库通常已集成了stub和mock。

那么，如何使用mock呢？举个官方的例子：

//mock一个NSUserDefaults对象
id userDefaultsMock = OCMClassMock([NSUserDefaults class]);
//在调用stringForKey的时候，返回http://testurl
OCMStub([userDefaultsMock 
stringForKey:@"MyAppURLKey"]).andReturn(@"http://testurl");

再比如，我们要测试打开其他App，那么如何判断确实打开了其他App呢？

id app = OCMClassMock([UIApplication class]);
OCMStub([app sharedInstance]).andReturn(app);
OCMVerify([app openURL:url]

使用Stub可以让我们很方便的实现这个。

关于OCMock的使用，推荐看看objc.io的这篇文章

• 置换测试: Mock, Stub 和其他

Quick

Quick是建立在XCTestSuite上的框架，使用XCTestSuite允许你动态创建测试用例。所以，使用Quick,你仍让可以使用XCode的测试相关GUI和命令行工具。

使用Quick编写的测试用例看起来是这样子的：

import Quick
import Nimble

class TableOfContentsSpec: QuickSpec {
  override func spec() {
    describe("the 'Documentation' directory") {
      it("has everything you need to get started") {
        let sections = Directory("Documentation").sections
        expect(sections).to(contain("Organized Tests with Quick Examples and Example Groups"))
        expect(sections).to(contain("Installing Quick"))
      }
      
      context("if it doesn't have what you're looking for") {
        it("needs to be updated") {
          let you = You(awesome: true)
          expect{you.submittedAnIssue}.toEventually(beTruthy())
        }
      }
    }
  }
}

BDD的框架让测试用例的目的更加明确，测试是否通过更加清晰。使用Quick,测试用例分为两种：

单独的用例 - 使用it来描述

it有两个参数，

• 行为描述

• 行为的测试代码

比如，以下测试Dolphin行为，它具有行为is friendly和is smart

//Swift代码
class DolphinSpec: QuickSpec {
  override func spec() {
    it("is friendly") {
      expect(Dolphin().isFriendly).to(beTruthy())
    }
    
    it("is smart") {
      expect(Dolphin().isSmart).to(beTruthy())
    }
  }
}

可以看到，BDD的核心是行为。也就是说，需要关注的是一个类提供哪些行为。

用例集合，用describe和context描述

比如，验证dolphin的click行为的时候，我们需要两个用例。一个是is loud,一个是has a high frequency，就可以用describe将用例组织起来。

class DolphinSpec: QuickSpec {
  override func spec() {
    describe("a dolphin") {
      describe("its click") {
        it("is loud") {
          let click = Dolphin().click()
          expect(click.isLoud).to(beTruthy())
        }
        
        it("has a high frequency") {
          let click = Dolphin().click()
          expect(click.hasHighFrequency).to(beTruthy())
        }
      }
    }
  }
}

context可以指定用例的条件：

比如

describe("its click") {
    context("when the dolphin is not near anything interesting") {
      it("is only emitted once") {
        expect(dolphin!.click().count).to(equal(1))
      }
    }
}

除了这些之外，Quick也支持一些切入点，进行测试前的配置：

• beforeEach

• afterEach

• beforeAll

• afterAll

• beforeSuite

• afterSuite

Nimble

由于Quick是基于XCTest，开发者当然可以收使用断言来定义测试用例成功或者失败。Quick提供了一个更有好的Framework来进行这种断言：Nimble

比如，一个常见的XCTest断言如下：

XCTAssertTrue(ConditionCode, "FailReason")11

在出错的时候，会提示

XCAssertTrue failed, balabala

这时候，开发者要打个断点，查看下上下文，看看具体失败的原因在哪。

使用Nimble后，断言变成类似

expect(1 + 1).to(equal(2))
expect(3) > 2
expect("seahorse").to(contain("sea"))
expect(["Atlantic", "Pacific"]).toNot(contain("Mississippi"))

并且，出错的时候，提示信息会带着上下文的值信息，让开发者更容易的找到错误。

让你的代码更容易单元测试

测试的准确性和工作量很大程度上依赖于开发人员的代码质量。

通常，为了单元测试的准确性，我们在写函数(方法)的时候会借鉴一些函数式编程的思想。其中最重要的一个思想就是

• pure function(纯函数)

何为Pure function？就是如果一个函数的输入一样，那么输出一定一样。

比如，这样的一个函数就不是pure function。因为它依赖于外部变量value的值。

static NSInteger value = 0;

- (NSInteger)function_1{
    value = value + 1;
    return value;
}

而这个函数就是pure function，因为给定输入，输出一定一致。

- (NSInteger)function_2:(NSInteger)base{
    NSInteger value = base + 1;
    return value;
}

所以，如果你写了一个没有参数，或者没有返回值的方法，那么你要小心了，很可能这个方法很难测试。

关于MVC

在良好的MVC架构的App中，

• View只做纯粹的展示型工作，把用户交互通过各种方式传递到外部

• Model只做数据存储类工作

• Controller作为View和Model的枢纽，往往要和很多View和Model进行交互，也是自动化包括代码维护的痛点。

所以，对Controller瘦身是iOS架构中比较重要的一环，一些通用的技巧包括：

逻辑抽离：

• 网络请求独立。可以每个网络请求以Command模式封装成一个对象，不要直接在Controller调用AFNetworking。

• 数据存储独立。建立独立的Store类，用来做数据持久化和缓存。

• 共有数据服务化（协议）。比如登录状态等等，通过服务去访问，这样服务提供者之需要处理服务的质量，服务使用者则信任服务提供者的结果。

Controller与View解耦合

• 建立ViewModel层，这样Controller只需要和ViewModel进行交互。

• 建立UIView子类作为容器，将一些View放到容器后再把容器作为SubView添加到Controller里

• 建立可复用的Layout层，不管是AutoLayout还是手动布局。

Controller与Controller解耦合

• 建立页面路由。每一个界面都抽象为一个URL，跳转仅仅通过Intent或者URL跳转，这样两个Controller完全独立。

如果你的App用Swift开发，那么面向协议编程和不可变的值类型会让你的代码更容易测试。

当然，iOS组建化对自动化测试的帮助也很大，因为不管是基础组件还是业务组件，都可以独立测试。组建化又是一个很大的课题，这里不深入讲解了。

KIF

KIF的全称是Keep it functional。它是一个建立在XCTest的UI测试框架，通过accessibility来定位具体的控件，再利用私有的API来操作UI。由于是建立在XCTest上的，所以你可以完美的借助XCode的测试相关工具（包括命令行脚本）。

> KIF是个人非常推荐的一个框架，简单易用。

使用KIF框架强制要求你的代码支持accessibility。如果你之前没接触过，可以看看Apple的文档

• Accessibility Programming Guide for iOS

简单来说，accessibility能够让视觉障碍人士使用你的App。每一个控件都有一个描述AccessibilityLabel。在开启VoiceOver的时候，点击控件就可以选中并且听到对应的描述。

通常UIKit的控件是支持accessibility的，自定定义控件可以通过代码或者Storyboard上设置。

在Storyboard上设置：

• 上面的通过Runtime Attributes设置（KVC）

• 下面的通过GUI来设置

通过代码设置：

[alert setAccessibilityLabel:@"Label"];
[alert setAccessibilityValue:@"Value"];
[alert setAccessibilityTraits:UIAccessibilityTraitButton];

如果你有些Accessibility的经验，那么你肯定知道，像TableView的这种不应该支持VoiceOver的。我们可以用条件编译来只对测试Target进行设置：

#ifdef DEBUG
[tableView setAccessibilityValue:@"Main List Table"];
#endif

#ifdef KIF_TARGET (这个值需要在build settings里设置)
[tableView setAccessibilityValue:@"Main List Table"];
#endif

使用KIF主要有两个核心类：

• KIFTestCase XCTestCase的子类

• KIFUITestActor 控制UI，常见的三种是：点击一个View，向一个View输入内容，等待一个View的出现

我们用KIF来测试添加一个新的ToDo

- (void)testAddANewItem{
    [tester tapViewWithAccessibilityLabel:@"Add"];
    [tester enterText:@"Create a test to do item" intoViewWithAccessibilityLabel:@"Input what you want todo"];
    [tester tapViewWithAccessibilityLabel:@"Save"];
    [tester waitForTimeInterval:0.2];
    [tester waitForViewWithAccessibilityLabel:@"Create a test to do item"];
}

命令行

自动化测试中，命令行工具可以facebook的开源项目：

• xctool

这是一个基于xcodebuild命令的扩展，在iOS自动化测试和持续集成领域很有用,而且它支持-parallelize并行测试多个bundle，大大提高测试效率。

安装XCTool,

brew install xctool11

使用

path/to/xctool.sh /
  -workspace YourWorkspace.xcworkspace /
  -scheme YourScheme /
  -reporter plain:/path/to/plain-output.txt /
  run-test

并且，xctool对于持续集成很有用，iOS常用的持续集成的server有两个：

• Travis CI 对于公开仓库（比如github）免费，私有仓库收费

• Jenkins 免费

优化你的测试代码

准确的测试用例

通常，你的你的测试用例分为三部分：

• 配置测试的初始状态

• 对要测试的目标执行代码

• 对测试结果进行断言（成功 or 失败）

测试代码结构

当测试用例多了，你会发现测试代码编写和维护也是一个技术活。通常，我们会从几个角度考虑：

• 不要测试私有方法（封装是OOP的核心思想之一，不要为了测试破坏封装）

• 对用例分组（功能，业务相似）

• 对单个用例保证测试独立（不受之前测试的影响，不影响之后的测试），这也是测试是否准确的核心。

• 提取公共的代码和操作，减少copy/paste这类工作，测试用例是上层调用，只关心业务逻辑，不关心内部代码实现。

一个常见的测试代码组织如下：

appium

appium采用了Client Server的模式。对于App来说就是一个Server，基于WebDriver JSON wire protocol对实际的UI操作库进行了封装，并且暴露出RESTFUL的接口。然后测试代码通过HTTP请求的方式，来进行实际的测试。其中，实际驱动UI的框架根据系统版本有所不同：

• < 9.3 采用UIAutomation

• >= 9.3 XCUITest

原因也比较简单：Apple在10.0之后，移除了UIAutomation的支持，只支持XCUITest。

对比KIF，appium有它的优点：

• 跨平台，支持iOS，Android

• 测试代码可以由多种语言编写，这对测试来说门槛更低

• 测试脚本独立与源代码和测试框架

当然，任何框架都有缺点：

• 自定义控件支持不好

• WebView的支持不好

总结

由于我不是专业的iOS测试，关于测试的一点见解如下：

单元测试还是选择BDD框架，毕竟可读性高一些，推荐Quick（Swift），Kiwi(Objective C)

UI测试优先推荐KIF，如果需要兼顾安卓测试，或者测试人员对OC/Swift很陌生，可以采用appium

参考资料

• Testing with Xcode 官方文档，关于XCTest以及XCode有详细的讲解

• objc.io关于测试的资料对于官方文档的补充

• 腾讯移动品质中心 鹅厂移动品质中心，有很多好文章，强力推荐。

• 基于 KIF 的 iOS UI 自动化测试和持续集成 美团点评技术团队写的一篇博客

• testing-in-swift

• 微信读书排版引擎自动化测试方案