有效使用Mock编写java单元测试

Java单元测试对于开发人员质量保证至关重要，尤其当面对一团乱码的遗留代码时，没有高覆盖率的单元测试做保障，没人敢轻易对代码进行重构。然而单元测试的编写也不是一件容易的事情，除非使用TDD方式，否则编写出容易测试的代码不但对开发人员的设计编码要求很高，而且代码中的各种依赖也常常为单元测试带来无穷无尽的障碍。

令人欣慰的是开源社区各种优秀的Mock框架让单元测试不再复杂，本文简单介绍EasyMock，PowerMock等的基本常用用法。

Mock说白了就是打桩（Stub）或则模拟，当你调用一个不好在测试中创建的对象时，Mock框架为你模拟一个和真实对象类似的替身来完成相应的行为。

EasyMock：

使用如下方式在Maven中添加EasyMock的依赖：

 <dependency>
 <groupId>org.easymock</groupId>
 <artifactId>easymock</artifactId>
 <version>3.2</version>
 <scope>test</scope>
 </dependency>

EasyMock使用动态代理实现模拟对象创建，其基本步骤为以下四步：

以数据库应用为例的被测试代码如下：

 public class UserServiceImpl{
 private UserDao dao;
 public User query(String id) throws Exception{
 try{
 return dao.getById(id);
 }catch(Exception e){
 throw e;
 }
 return null;
 }
 }

 public class UserDao{
 public User getById(String id) throws Exception{
 try{
 return ……;
 }catch(Exception e){
 throw e;
 }
 return null;
 }
 } 

现在希望对UserServiceImpl进行测试，而UserDao开发组只给出接口，尚未完成功能实现。

使用Mock对UserDao进行模拟来测试UserServiceImpl。

(1).基本的测试代码如下：

 public class UserServiceImplTest {
 @Test
 public void testQuery() {
 User expectedUser = new User();
 user.setId(“1001”);
 UserDao mock = EasyMock.createMock(UserDao.class); //创建Mock对象
 Easymock.expect(mock.getById("1001")) .andReturn(expectedUser);//录制Mock对象预期行为
 Easymock.replay(mock); //重放Mock对象，测试时以录制的对象预期行为代替真实对象的行为 
 
UserServiceImpl service = new UserServiceImpl();
 service.setUserDao(mock);
 user user = service.query("1001");//调用测试方法
 assertEquals(expectedUser, user); //断言测试结果 
 Easymock.verify(mock);//验证Mock对象被调用
 }
 }

注意：

在EasyMock3.0之前，org.easymock.EasyMock使用JDK的动态代理实现Mock对象创建，因此只能针对接口进行Mock，org.easymock.classextension.EasyMock使用CGLIB动态代理创建Mock对象，可以针对普通类进行Mock。

在EasyMock3.0之后，org.easymock.classextension.EasyMock被废弃，使用org.easymock.EasyMock可以针对接口和普通类进行Mock对象创建。

(2).调用测试设定：

如果想测试UserServiceImpl调用了UserDao的getById方法3次，则使用如下代码即可：

(3).方法异常：

如果想测试UserServiceImpl在调用UserDao的getById方法时发生异常，可以使用如下代码：

在测试UserServiceImpl时就可以使用try-catch捕获Mock的异常。

(4).基本参数匹配：

上面的方法在Mock UserDao的getById方法时传入了“0001”的预期值，这种方式是精确参数匹配，如果UserServiceImpl在调用是传入的参数不是“0001”就会发生Unexpect method的Mock异常，可以使用下面的方法在Mock时进行参数匹配：

isA()方法会使用instanceof进行参数类型匹配，类似的方法还有anyInt()，anyObject()， isNull()，same(), startsWith()......

(5).数组类型参数匹配：

如果UserServiceImpl在调用UserDao的方法时传入的参数是数组，代码如下：

 public class UserServiceImpl{ 
 private UserDao dao; 
 public List<String> queryNames(String[] ids) throws Exception{ 
 try{ 
 return dao.getNames(ids); 
 }catch(Exception e){ 
 throw e; 
 } 
 return null; 
 } 
 } 
 
public class UserDao{ 
 public List<String> getNames(String[] ids) throws Exception{ 
 try{ 
 return ……; 
 }catch(Exception e){ 
 throw e; 
 } 
 return null; 
 } 
 }

此时有两种办法来进行参数匹配：

a.数组必须和测试给定的一致：

b.不考虑测试数组内容：

(6).void方法Mock：

如果要Mock的方法是无返回值类型，例子如下：

 public class UserDao {
 public void updateUserById(String id) throws Exception{
 try{
 update…
 }catch(Exception e){
 throw e; 
 }
 }
 }

a.正常Mock代码如下：

b.模拟发生异常的Mock代码如下：

(7).多次调用返回不同值的Mock：

对于迭代器类型的遍历代码来说，需要在不同调用时间返回不同的结果，以JDBC结果集为例代码如下：

 public List<String> getUserNames () throws Exception{
 List<String> usernames = new ArrayList<String>();
 ResultSet rs = pstmt.executeQuery(query);
 try {
 while(rs.next()){
 usernames.add(rs.getString(2));
 }
 } catch (SQLException e) {
 throw e;
 }
 }

在Mock结果集的next方法时如果总返回true，则代码就会陷入死循环，如果总返回false则代码逻辑根本无法执行到循环体内。

正常的测试逻辑应该是先返回几次true执行循环体，然后在返回false退出循环，使用Mock可以方便模拟这种预期的行为，代码如下：

更多的关于EasyMock的用法，请参考EasyMock官方文档：

http://easymock.org/ EasyMock3_0_Documentation.html。

PowerMock：

上面介绍的EasyMock可以满足单元测试中的大部分需求，但是由于动态代理是使用了面向对象的继承和多态特性，JDK自身的动态代理只针对接口进行代理，其本质是为接口生成一个实现类，而CGLIB可以针对类进行代理，其本质是将类自身作为基类。

如果遇到了静态、final类型的类和方法，以及私有方法，EasyMock的动态代理局限性使得无法测试这些特性情况。

PowerMock是在EasyMock基础上进行扩展（只是补充，不是替代），使用了字节码操作技术直接对生成的字节码类文件进行修改，从而可以方便对静态，final类型的类和方法进行Mock，还可以对私有方法进行Mock，更可以对类进行部分Mock。

PowerMock的工作过程和EasyMock类似，不同之处在于需要在类层次声明@RunWith(PowerMockRunner.class)注解，以确保使用PowerMock框架引擎执行单元测试。

通过如下方式在maven添加PowerMock相关依赖：

 <dependency>
 <groupId>org.powermock</groupId>
 <artifactId>powermock-api-easymock</artifactId>
 <version>1.5.1</version>
 <scope>test</scope>
 </dependency>
 <dependency>
 <groupId>org.powermock</groupId>
 <artifactId>powermock-module-junit4</artifactId>
 <version>1.5.1</version>
 <scope>test</scope>
 </dependency>

例子如下：

(1).Miock final类的静态方法：

如果测试代码中使用到了java.lang.System类，代码如下：

 public class SystemPropertyMockDemo { 
 public String getSystemProperty() throws IOException { 
 return System.getProperty("property"); 
 } 
 }

如果对System.getProperty()方法进行Mock，代码如下：

 @RunWith(PowerMockRunner.class) 
 @PrepareForTest({SystemPropertyMockDemo.class}) //声明要Mock的类 
 public class SystemPropertyMockDemoTest { 
 @Test 
 public void demoOfFinalSystemClassMocking() throws Exception { 
 PowerMock.mockStatic(System.class); //Mock静态方法 
 EasyMock.expect(System.getProperty("property")) .andReturn("my property");//录制Mock对象的静态方法 
 PowerMock.replayAll();//重放Mock对象 
 Assert.assertEquals("my property", 
 new SystemPropertyMockDemo().getSystemProperty()); 
 PowerMock.verifyAll();//验证Mock对象 
 } 
 } 

非final类的静态方法代码相同，注意（上述代码只能在EasyMock3.0之后版本正常运行）

如果要在EasyMock3.0之前版本正常Mock final类的静态方法，需要使用PowerMockito，

通过如下方式在maven中添加PowerMockito相关依赖：

 <dependency>
 <groupId>org.powermock</groupId>
 <artifactId>powermock-api-mockito</artifactId>
 <version>1.5.1</version>
 <scope>test</scope>
 </dependency>

代码如下：

 @RunWith(PowerMockRunner.class) 
 @PrepareForTest({SystemPropertyMockDemo.class}) 
 public class SystemPropertyMockDemoTest { 
 @Test 
 public void demoOfFinalSystemClassMocking() throws Exception { 
 PowerMockito.mockStatic(System.class); 
 PowerMockito.when(System.getProperty("property")) .thenReturn("my property"); 
 PowerMock.replayAll(); 
 Assert.assertEquals("my property", 
 new SystemPropertyMockDemo().getSystemProperty()); 
 PowerMock.verifyAll(); 
 } 
 }

注意：

对于JDK的类如果要进行静态或final方法Mock时，@PrepareForTest()注解中只能放被测试的类，而非JDK的类，如上面例子中的SystemPropertyMockDemo.class。

对于非JDK的类如果需要进行静态活final方法Mock时， @PrepareForTest()注解中直接放方法所在的类，若上面例子中的System不是JDK的类，则可以直接放System.class。

@PrepareForTest({......}) 注解既可以加在类层次上(对整个测试文件有效)，也可以加在测试方法上(只对测试方法有效)。

(2).Mock非静态的final方法：

被测试代码如下：

 public class ClassDependency { 
 public final boolean isAlive() { 
 return false; 
 } 
 }
 
public class ClassUnderTest{
 public boolean callFinalMethod(ClassDependency refer) { 
 return refer.isAlive(); 
 }
 }

使用PowerMock的测试代码如下：

 @RunWith(PowerMockRunner.class) 
 public class FinalMethodMockDemoTest { 
 @Test 
 @PrepareForTest(ClassDependency.class) 
 public void testCallFinalMethod() { 
 ClassDependency depencency = PowerMock.createMock(ClassDependency.class); //创建Mock对象
 ClassUnderTest underTest = new ClassUnderTest(); 
 EasyMock.expect(depencency.isAlive()) .andReturn(true); 
 PowerMock.replayAll();
 Assert.assertTrue(underTest .callFinalMethod(depencency)); 
 PowerMock.verifyAll();
 }
 }

(3)部分Mock和私有方法Mock：

如果被测试类某个方法不太容易调用，可以考虑只对该方法进行Mock，而其他方法全部使用被测试对象的真实方法，可以考虑使用PowerMock的部分Mock，被测试代码如下：

 public class DataService {
 public boolean replaceData(final String dataId, final byte[] binaryData) {
 return modifyData(dataId, binaryData);
 }
 public boolean deleteData(final String dataId) {
 return modifyData(dataId, null);
 }

private boolean modifyData(final String dataId, final byte[] binaryData) {
 return true;
 }
 } 

只对modifyData方法进行Mock，而其他方法调用真实方法，测试代码如下：

 @RunWith(PowerMockRunner.class) 
 @PrepareForTest(DataService.class)
 public class DataServiceTest {
 @Test
 public void testReplaceData() throws Exception {
 DataService tested = PowerMock.createPartialMock(DataService.class, “modifyData”);//创建部分mock对象，只对modifyData方法Mock
 PowerMock.expectPrivate(tested, “modifyData”, “id”, null).andReturn(true);//录制私有方法
 PowerMock.replay(tested);
 assertTrue(tested.deleteData(“id”));
 PowerMock.verify(tested);
 }
 } 

部分Mock在被测试方法的依赖在同一个类，且不容易创建时比较有用。

个人认为私有方法的Mock意义不是很大，完全可以使用反射机制直接调用。

(4).调用对象的构造方法Mock对象：

在被测试方法内部调用构造创建了一个对象很常见，被测试代码如下：

 public class PersistenceManager {
 public boolean createDirectoryStructure(String directoryPath) {
 File directory = new File(directoryPath);
 if (directory.exists()) {
 throw new IllegalArgumentException("/"" + directoryPath + "/" already exists.");
 }
 return directory.mkdirs();
 }
 } 

创建文件操作(new File(path))依赖与操作系统底层实现，如果给定的路径不合法，将会出现异常导致测试无法正常覆盖，此时需要使用PowerMock的提供的调用构造方法创建Mock对象，测试代码如下：

 @RunWith(PowerMockRunner.class)
 @PrepareForTest( PersistenceManager.class )
 public class PersistenceManagerTest {
 @Test
 public void testCreateDirectoryStructure_ok() throws Exception {
 File fileMock = PowerMock.createMock(File.class);
 PersistenceManager tested = new PersistenceManager();
 PowerMock.expectNew(File.class, "directoryPath").andReturn(fileMock);
 EasyMock.expect(fileMock.exists()).andReturn(false);
 EasyMock.expect(fileMock.mkdirs()).andReturn(true);
 PowerMock.replay(fileMock, File.class);
 assertTrue(tested.createDirectoryStructure ("directoryPath"));
 PowerMock.verify(fileMock, File.class); 
 }
 } 

也可以使用更简便的方法：

通过EasyMock+PowerMock，开发中绝大部分的方法都可以被测试完全覆盖。

更多关于PowerMock的用法和参考文档请参考PowerMock官方网址：

https://code.google.com/p/powermock/。