如何对 Jenkins 共享库进行单元测试

本文首发于：Jenkins 中文社区

Jenkins 共享库是除了 Jenkins 插件外，另一种扩展 Jenkins 流水线的技术。通过它，可以轻松地自定义步骤，还可以对现有的流水线逻辑进行一定程度的抽象与封装。至于如何写及如何使用它，读者朋友可以移步附录中的官方文档。

对共享库进行单元测试的原因

但是如何对它进行单元测试呢？共享库越来越大时，你不得不考虑这个问题。因为如果你不在早期就开始单元测试，共享库后期可能就会发展成如下图所示的“艺术品”——能工作，但是脆弱到没有人敢动。

[图片来自网络，侵权必删]

这就是代码越写越慢的原因之一。后人要不断地填前人有意无意挖的坑。

共享库单元测试搭建

共享库官方文档介绍的代码仓库结构

(root)
+- src                     # Groovy source files
|   +- org
|       +- foo
|           +- Bar.groovy  # for org.foo.Bar class
+- vars
|   +- foo.groovy          # for global 'foo' variable
|   +- foo.txt             # help for 'foo' variable
+- resources               # resource files (external libraries only)
|   +- org
|       +- foo
|           +- bar.json    # static helper data for org.foo.Bar

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以上是共享库官方文档介绍的代码仓库结构。整个代码库可以分成两部分：src 目录部分和 vars 目录部分。它们的测试脚手架的搭建方式是不一样的。

src 目录中的代码与普通的 Java 类代码本质上没有太大的区别。只不过换成了 Groovy 类。

但是 vars 目录中代码本身是严重依赖于 Jenkins 运行时环境的脚本。

接下来，分别介绍如何搭建它们的测试脚手架。

测试 src 目录中的 Groovy 代码

在对 src 目录中的 Groovy 代码进行单元测试前，我们需要回答一个问题：使用何种构建工具进行构建？

我们有两种常规选择：Maven 和 Gradle。本文选择的是前者。

接下来的第二个问题是，共享库源代码结构并不是 Maven 官方标准结构。下例为标准结构：

├── pom.xml
└── src
    ├── main
    │   ├── java
    │   └── resources
    └── test
        ├── java
        └── resources

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因为共享库使用的 Groovy 写的，所以，还必须使 Maven 能对 Groovy 代码进行编译。

可以通过 Maven 插件： GMavenPlus 解决以上问题，插件的关键配置如下：

<configuration>
      <sources>
          <source>
              <!-- 指定Groovy类源码所在的目录 -->
              <directory>${project.basedir}/src</directory>
              <includes>
                  <include>**/*.groovy</include>
              </includes>
          </source>
      </sources>
      <testSources>
          <testSource>
              <!-- 指定单元测试所在的目录 -->
              <directory>${project.basedir}/test/groovy</directory>
              <includes>
                  <include>**/*.groovy</include>
              </includes>
          </testSource>
      </testSources>
</configuration>

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同时，我们还必须加入 Groovy 语言的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.codehaus.groovy</groupId>
    <artifactId>groovy-all</artifactId>
    <version>${groovy-all.version}</version>
</dependency>

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最终目录结构如下图所示：

然后我们就可以愉快地对 src 目录中的代码进行单元测试了。

测试 vars 目录中 Groovy 代码

对 vars 目录中的脚本的测试难点在于它强依赖于 Jenkins 的运行时环境。换句话说，你必须启动一个 Jenkins 才能正常运行它。但是这样就变成集成测试了。那么怎么实现单元测试呢？

经 Google 发现，前人已经写了一个 Jenkins 共享库单元测试的框架。我们拿来用就好。所谓，前人载树，后人乘凉。

这个框架叫： Jenkins Pipeline Unit testing framework 。后文简称“框架”。它的使用方法如下：

1. 在 pom.xml 中加入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.lesfurets</groupId>
    <artifactId>jenkins-pipeline-unit</artifactId>
    <version>1.1</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

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1. 写单元测试

// test/groovy/codes/showme/pipeline/lib/SayHelloTest.groovy
// 必须继承 BasePipelineTest 类
class SayHelloTest extends BasePipelineTest {
    @Override
    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        // 告诉框架，共享库脚本所在的目录
        scriptRoots = ["vars"]
        // 初始化框架
        super.setUp()
    }

    @Test
    void call() {
        // 加载脚本
        def script = loadScript("sayHello.groovy")
        // 运行脚本
        script.call()
        // 断言脚本中运行了 echo 方法
       // 同时参数为"hello pipeline"
        assertThat(
            helper.callStack
                    .findAll { c -> c.methodName == 'echo' }
                    .any { c -> c.argsToString().contains('hello pipeline') }
        ).isTrue()
       // 框架提供的方法，后面会介绍。
        printCallStack()
    }
}

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创建单元测试时，注意选择 Groovy 语言，同时类名要以 Test 结尾。

1. 改进 以上代码是为了让读者对共享库脚本的单元测试有更直观的理解。实际工作中会做一些调整。我们会将 extends BasePipelineTest 和 setUp 方法抽到一个父类中，所有其它测试类继承于它。

此时，我们最简单的共享库的单元测试脚手架就搭建好了。

但是，实际工作中遇到场景并不会这么简单。面对更复杂的场景，必须了解 Jenkins Pipeline Unit testing framework 的原理。由此可见，写单元测试也是需要成本的。至于收益，仁者见仁，智者见智了。

Jenkins Pipeline Unit testing framework 原理

上文中的单元测试实际上做了三件事情：

1. 加载目标脚本， loadScript 方法由框架提供。
2. 运行脚本， loadScript 方法返回加载好的脚本。
3. 断言脚本中的方法是否有按预期执行， helper 是 BasePipelineTest 的一个字段。

从第三步的 helper.callStack 中，我们可以猜到第二步中的 script.call() 并不是真正的执行，而是将脚本中方法调用被写到 helper 的 callStack 字段中。从 helper 的 源码 可以确认这一点：

/**
* Stack of method calls of scripts loaded by this helper
*/
List<MethodCall> callStack = []

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那么，script.call() 内部是如何做到将方法调用写入到 callStack 中的呢？

一定是在 loadScript 运行过程做了什么事情，否则，script 怎么会多出这些行为。我们来看看它的底层源码：

/**
     * Load the script with given binding context without running, returning the Script
     * @param scriptName
     * @param binding
     * @return Script object
     */
    Script loadScript(String scriptName, Binding binding) {
        Objects.requireNonNull(binding, "Binding cannot be null.")
        Objects.requireNonNull(gse, "GroovyScriptEngine is not initialized: Initialize the helper by calling init().")
        Class scriptClass = gse.loadScriptByName(scriptName)
        setGlobalVars(binding)
        Script script = InvokerHelper.createScript(scriptClass, binding)
        script.metaClass.invokeMethod = getMethodInterceptor()
        script.metaClass.static.invokeMethod = getMethodInterceptor()
        script.metaClass.methodMissing = getMethodMissingInterceptor()
        return script
    }

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gse 是 Groovy 脚本执行引擎 GroovyScriptEngine 。它在这里的作用是拿到脚本的 Class 类型，然后使用 Groovy 语言的 InvokerHelper 静态帮助类创建一个脚本对象。

接下来做的就是核心了：

script.metaClass.invokeMethod = getMethodInterceptor()
script.metaClass.static.invokeMethod = getMethodInterceptor()
script.metaClass.methodMissing = getMethodMissingInterceptor()

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它将脚本对象实例的方法调用都委托给了拦截器 methodInterceptor 。Groovy 对元编程非常友好。可以直接对方法进行拦截。拦截器源码如下：

/**
     * Method interceptor for any method called in executing script.
     * Calls are logged on the call stack.
     */
    public methodInterceptor = { String name, Object[] args ->
        // register method call to stack
        int depth = Thread.currentThread().stackTrace.findAll { it.className == delegate.class.name }.size()
        this.registerMethodCall(delegate, depth, name, args)
        // check if it is to be intercepted
        def intercepted = this.getAllowedMethodEntry(name, args)
        if (intercepted != null && intercepted.value) {
            intercepted.value.delegate = delegate
            return callClosure(intercepted.value, args)
        }
        // if not search for the method declaration
        MetaMethod m = delegate.metaClass.getMetaMethod(name, args)
        // ...and call it. If we cannot find it, delegate call to methodMissing
        def result = (m ? this.callMethod(m, delegate, args) : delegate.metaClass.invokeMissingMethod(delegate, name, args))
        return result
    }

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它做了三件事情：

1. 将调用方法名和参数写入到 callStack 中
2. 如果被调用方法名是被注册了的方法，则执行该方法对象的 mock。下文会详细介绍。
3. 如果被调用方法没有被注册，则真正执行它。

需要解释一个第二点。并不是所有的共享库中的方法都是需要拦截的。我们只需要对我们感兴趣的方法进行拦截，并实现 mock 的效果。

写到这里，有些读者朋友可能头晕了。笔者在这里进行小结一下。

因为我们不希望共享库脚本中的依赖于 Jenkins 运行时的方法（比如拉代码的步骤）真正运行。所以，我们需要对这些方法进行 mock。在 Groovy 中，我们可以通过方法级别的拦截来实现 mock 的效果。 但是我们又不应该对共享库中所有的方法进行拦截，所以就需要我们在执行单元测试前将自己需要 mock 的方法进行注册到 helper 的 allowedMethodCallbacks 字段中。 methodInterceptor 拦截器会根据它来进行拦截。

在 BasePipelineTest 的 setUp 方法中，框架注册了一些默认方法，不至于我们要手工注册太多方法。以下是部分源码：

helper.registerAllowedMethod("sh", [Map.class], null)
helper.registerAllowedMethod("checkout", [Map.class], null)
helper.registerAllowedMethod("echo", [String.class], null)

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registerAllowedMethod 各参数的作用：

• 第一个参数：要注册的方法。
• 第二参数：该方法的参数列表。
• 第三参数：一个闭包。当该访问被调用时会执行此闭包。

以上就是框架的基本原理了。接下来，再介绍几种场景。

几种应用场景

环境变量

当你的共享库脚本使用了 env 变量，可以这样测试：

binding.setVariable('env', new HashMap())
def script = loadScript('setEnvStep.groovy')
script.invokeMethod("call", [k: '123', v: "456"])
assertEquals("123", ((HashMap) binding.getVariable("env")).get("k"))

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binding 由 BasePipelineTest 的一个字段，用于绑定变量。 binding 会被设置到 gse 中。

调用其它共享库脚本

比如脚本 a 中调用到了 setEnvStep 。这时可以在 a 执行前注册 setEnvStep 方法。

helper.registerAllowedMethod("setEnvStep", [LinkedHashMap.class], null)

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希望被 mock 的方法能有返回值

helper.registerAllowedMethod("getDevOpsMetadata", [String.class, String.class], {
    return "data from cloud"
})

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后记

不得不说 Jenkins Pipeline Unit testing framework 框架的作者非常聪明。另外，此类技术不仅可以用于单元测试。理论上还可以用于 Jenkins pipeline 的零侵入拦截，以实现一些平台级特殊的需求。