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SpringBoot Test及注解详解

一、Spring Boot Test介绍

Spring Test与JUnit等其他测试框架结合起来，提供了便捷高效的测试手段。而Spring Boot Test 是在Spring Test之上的再次封装，增加了切片测试，增强了mock能力。整体上，Spring Boot Test支持的测试种类，大致可以分为如下三类：

单元测试：一般面向方法，编写一般业务代码时，测试成本较大。涉及到的注解有@Test。
切片测试：一般面向难于测试的边界功能，介于单元测试和功能测试之间。涉及到的注解有@RunWith @WebMvcTest等。
功能测试：一般面向某个完整的业务功能，同时也可以使用切面测试中的mock能力，推荐使用。涉及到的注解有@RunWith @SpringBootTest等。

功能测试过程中的几个关键要素及支撑方式如下：

测试运行环境：通过@RunWith 和 @SpringBootTest启动spring容器。
mock能力：Mockito提供了强大mock功能。
断言能力：AssertJ、Hamcrest、JsonPath提供了强大的断言能力。

二、快速开始

增加spring-boot-starter-test依赖，使用@RunWith和@SpringBootTest注解，即可开始测试。添加依赖

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
  <scope>test</scope>
</dependency>

一旦依赖了spring-boot-starter-test，下面这些类库将被一同依赖进去：

JUnit：java测试事实上的标准，默认依赖版本是4.12（JUnit5和JUnit4差别比较大，集成方式有不同）。
Spring Test & Spring Boot Test：Spring的测试支持。
AssertJ：提供了流式的断言方式。
Hamcrest：提供了丰富的matcher。
Mockito：mock框架，可以按类型创建mock对象，可以根据方法参数指定特定的响应，也支持对于mock调用过程的断言。
JSONassert：为JSON提供了断言功能。
JsonPath：为JSON提供了XPATH功能。

1. 单元测试

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringBootApplicationTests {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Test
    public void testAddUser() {
        User user = new User();
        user.setName("john");
        user.setAddress("earth");
        userService.add(user);
    }

}

@RunWith是Junit4提供的注解，将Spring和Junit链接了起来。假如使用Junit5，不再需要使用@ExtendWith注解，@SpringBootTest和其它@*Test默认已经包含了该注解。 @SpringBootTest替代了spring-test中的@ContextConfiguration注解，目的是加载ApplicationContext，启动spring容器。使用@SpringBootTest时并没有像@ContextConfiguration一样显示指定locations或classes属性，原因在于@SpringBootTest注解会自动检索程序的配置文件，检索顺序是从当前包开始，逐级向上查找被@SpringBootApplication或@SpringBootConfiguration注解的类。

2. 功能测试

一般情况下，使用@SpringBootTest后，Spring将加载所有被管理的bean，基本等同于启动了整个服务，此时便可以开始功能测试。由于web服务是最常见的服务，且我们对于web服务的测试有一些特殊的期望，所以@SpringBootTest注解中，给出了webEnvironment参数指定了web的environment，该参数的值一共有四个可选值：

MOCK：此值为默认值，该类型提供一个mock环境，可以和@AutoConfigureMockMvc或@AutoConfigureWebTestClient搭配使用，开启Mock相关的功能。注意此时内嵌的服务（servlet容器）并没有真正启动，也不会监听web服务端口。
RANDOM_PORT：启动一个真实的web服务，监听一个随机端口。
DEFINED_PORT：启动一个真实的web服务，监听一个定义好的端口（从application.properties读取）。
NONE：启动一个非web的ApplicationContext，既不提供mock环境，也不提供真实的web服务。

注：如果当前服务的classpath中没有包含web相关的依赖，spring将启动一个非web的ApplicationContext，此时的webEnvironment就没有什么意义了。

3. 切片测试

所谓切片测试，官网文档称为 “slice” of your application，实际上是对一些特定组件的称呼。这里的slice并非单独的类（毕竟普通类只需要基于JUnit的单元测试即可），而是介于单元测试和集成测试中间的范围。 slice是指一些在特定环境下才能执行的模块，比如MVC中的Controller、JDBC数据库访问、Redis客户端等，这些模块大多脱离特定环境后不能独立运行，假如spring没有为此提供测试支持，开发者只能启动完整服务对这些模块进行测试，这在一些复杂的系统中非常不方便，所以spring为这些模块提供了测试支持，使开发者有能力单独对这些模块进行测试。通过@*Test开启具体模块的测试支持，开启后spring仅加载相关的bean，无关内容不会被加载。使用@WebMvcTest用来校验controllers是否正常工作的示例：

@RunWith(SpringRunner.class)
@WebMvcTest(IndexController.class)
public class SpringBootTest {
    @Autowired
    private MockMvc mvc;
    
    @Test
    public void testExample() throws Exception {
        //groupManager访问路径
        //param传入参数
        MvcResult result=mvc.perform(MockMvcRequestBuilders.post("/groupManager").param("pageNum","1").param("pageSize","10")).andReturn();
        MockHttpServletResponse response = result.getResponse();
        String content = response.getContentAsString();
        List<JtInfoDto> jtInfoDtoList = GsonUtils.toObjects(content, new TypeToken<List<JtInfoDto>>() {}.getType());
        for(JtInfoDto infoDto : jtInfoDtoList){
            System.out.println(infoDto.getJtCode());
        }

    }
}

使用@WebMvcTest和MockMvc搭配使用，可以在不启动web容器的情况下，对Controller进行测试（注意：仅仅只是对controller进行简单的测试，如果Controller中依赖用@Autowired注入的service、dao等则不能这样测试）。

三、注解详解

Spring为了避免的繁琐难懂的xml配置，引入大量annotation进行系统配置，确实减轻了配置工作量。由此，理解这些annotation变得尤为重要，一定程度上讲，对Spring Boot Test的使用，就是对其相关annotation的使用。

1. 按功能分类

从功能上讲，Spring Boot Test中的注解主要分如下几类：

配置类型：@TestConfiguration等。提供一些测试相关的配置入口。
mock类型：@MockBean等。提供mock支持。
启动测试类型：@SpringBootTest。以Test结尾的注解，具有加载applicationContext的能力。
自动配置类型：@AutoConfigureJdbc等。以AutoConfigure开头的注解，具有加载测试支持功能的能力。

(1) 配置类型的注解

@TestComponent：该注解是另一种@Component，在语义上用来指定某个Bean是专门用于测试的。该注解适用于测试代码和正式混合在一起时，不加载被该注解描述的Bean，使用不多。
@TestConfiguration：该注解是另一种@TestComponent，它用于补充额外的Bean或覆盖已存在的Bean。在不修改正式代码的前提下，使配置更加灵活。
@TypeExcludeFilters：用来排除@TestConfiguration和@TestComponent。适用于测试代码和正式代码混合的场景，使用不多。
@OverrideAutoConfiguration：可用于覆盖@EnableAutoConfiguration，与ImportAutoConfiguration结合使用，以限制所加载的自动配置类。在不修改正式代码的前提下，提供了修改配置自动配置类的能力。
@PropertyMapping：定义@AutoConfigure*注解中用到的变量名称，例如在@AutoConfigureMockMvc中定义名为spring.test.mockmvc.webclient.enabled的变量。一般不使用。

使用@SpringBootApplication启动测试或者生产代码，被@TestComponent描述的Bean会自动被排除掉。如果不是则需要向@SpringBootApplication添加TypeExcludeFilter。

(2) mock类型的注解

@MockBean：用于mock指定的class或被注解的属性。
@MockBeans：使@MockBean支持在同一类型或属性上多次出现。
@SpyBean：用于spy指定的class或被注解的属性。
@SpyBeans：使@SpyBean支持在同一类型或属性上多次出现

@MockBean和@SpyBean这两个注解，在mockito框架中本来已经存在，且功能基本相同。Spring Boot Test又定义一份重复的注解，目的在于使MockBean和SpyBean被ApplicationContext管理，从而方便使用。 MockBean和SpyBean功能非常相似，都能模拟方法的各种行为。不同之处在于MockBean是全新的对象，跟正式对象没有关系；而SpyBean与正式对象紧密联系，可以模拟正式对象的部分方法，没有被模拟的方法仍然可以运行正式代码。

(3) 自动配置类型的注解（@AutoConfigure*）

@AutoConfigureJdbc 自动配置JDBC
@AutoConfigureCache 自动配置缓存
@AutoConfigureDataLdap 自动配置LDAP
@AutoConfigureJson 自动配置JSON
@AutoConfigureJsonTesters 自动配置JsonTester
@AutoConfigureDataJpa 自动配置JPA
@AutoConfigureTestEntityManager 自动配置TestEntityManager
@AutoConfigureRestDocs 自动配置Rest Docs
@AutoConfigureMockRestServiceServer 自动配置 MockRestServiceServer
@AutoConfigureWebClient 自动配置 WebClient
@AutoConfigureWebFlux 自动配置 WebFlux
@AutoConfigureWebTestClient 自动配置 WebTestClient
@AutoConfigureMockMvc 自动配置 MockMvc
@AutoConfigureWebMvc 自动配置WebMvc
@AutoConfigureDataNeo4j 自动配置 Neo4j
@AutoConfigureDataRedis 自动配置 Redis
@AutoConfigureJooq 自动配置 Jooq
@AutoConfigureTestDatabase 自动配置Test Database，可以使用内存数据库

这些注解可以搭配@\*Test使用，用于开启在@\*Test中未自动配置的功能。例如@SpringBootTest和@AutoConfigureMockMvc组合后，就可以注入org.springframework.test.web.servlet.MockMvc。自动配置类型有两种方式：

功能测试（即使用@SpringBootTest）时显示添加。
一般在切片测试中被隐式使用，例如@WebMvcTest注解时，隐式添加了@AutoConfigureCache、@AutoConfigureWebMvc、@AutoConfigureMockMvc。

(4) 启动测试类型的注解（@*Test）

所有的@*Test注解都被@BootstrapWith注解，它们可以启动ApplicationContext，是测试的入口，所有的测试类必须声明一个@*Test注解。

@SpringBootTest 自动侦测并加载@SpringBootApplication或@SpringBootConfiguration中的配置，默认web环境为MOCK，不监听任务端口
@DataRedisTest 测试对Redis操作，自动扫描被@RedisHash描述的类，并配置Spring Data Redis的库
@DataJpaTest 测试基于JPA的数据库操作，同时提供了TestEntityManager替代JPA的EntityManager
@DataJdbcTest 测试基于Spring Data JDBC的数据库操作
@JsonTest 测试JSON的序列化和反序列化
@WebMvcTest 测试Spring MVC中的controllers
@WebFluxTest 测试Spring WebFlux中的controllers
@RestClientTest 测试对REST客户端的操作
@DataLdapTest 测试对LDAP的操作
@DataMongoTest 测试对MongoDB的操作
@DataNeo4jTest 测试对Neo4j的操作

除了@SpringBootTest之外的注解都是用来进行切面测试的，他们会默认导入一些自动配。一般情况下，推荐使用@SpringBootTest而非其它切片测试的注解，简单有效。若某次改动仅涉及特定切片，可以考虑使用切片测试。 @SpringBootTest是这些注解中最常用的一个，其中包含的配置项如下：

value 指定配置属性
properties 指定配置属性，和value意义相同
classes 指定配置类，等同于@ContextConfiguration中的class，若没有显示指定，将查找嵌套的@Configuration类，然后返回到SpringBootConfiguration搜索配置
webEnvironment 指定web环境，可选值有：MOCK、RANDOM_PORT、DEFINED_PORT、NONE

webEnvironment详细说明：

MOCK 此值为默认值，该类型提供一个mock环境，此时内嵌的服务（servlet容器）并没有真正启动，也不会监听web端口。
RANDOM_PORT 启动一个真实的web服务，监听一个随机端口。
DEFINED_PORT 启动一个真实的web服务，监听一个定义好的端口（从配置中读取）。
NONE 启动一个非web的ApplicationContext，既不提供mock环境，也不提供真是的web服务。

2. 相互之间的搭配组合

package sample.test;

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import sample.test.domain.VehicleIdentificationNumber;
import sample.test.service.VehicleDetails;
import sample.test.service.VehicleDetailsService;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.jdbc.AutoConfigureTestDatabase;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest.WebEnvironment;
import org.springframework.boot.test.mock.mockito.MockBean;
import org.springframework.boot.test.web.client.TestRestTemplate;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import static org.mockito.BDDMockito.given;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = WebEnvironment.RANDOM_PORT)
@AutoConfigureTestDatabase
public class SampleTestApplicationWebIntegrationTests {

    private static final VehicleIdentificationNumber VIN = new VehicleIdentificationNumber(
            "01234567890123456");

    @Autowired
    private TestRestTemplate restTemplate;

    @MockBean
    private VehicleDetailsService vehicleDetailsService;

    @Before
    public void setup() {
        given(this.vehicleDetailsService.getVehicleDetails(VIN))
                .willReturn(new VehicleDetails("Honda", "Civic"));
    }

    @Test
    public void test() {
        this.restTemplate.getForEntity("/{username}/vehicle", String.class, "sframework");
    }

}

@RunWith(SpringRunner.class)是JUnit的注解，作用是关联Spring Boot Test，使运行JUnit时同时启动Spring
@SpringBootTest(webEnvironment = WebEnvironment.RANDOM_PORT) 作用是启动Spring的ApplicationContext，参数webEnvironment指定了运行的web环境
@AutoConfigureTestDatabase 作用是启动一个内存数据库，不使用真实的数据库

其中@RunWith和@*Test必须存在，@AutoConfigure*可以同时配置任意多个，而配置类型的注解可以在需要时添加。

3. 相似注解的区别于联系

(1) @TestComment vs @Comment

@TestComponent是另一种@Component，在语义上用来指定某个Bean是专门用于测试的
使用@SpringBootApplication服务时，@TestComponent会被自动排除

(2) @TestConfiguration vs @Configuration

@TestConfiguration是Spring Boot Boot Test提供的，@Configuration是Spring Framework提供的。
@TestConfiguration实际上是也是一种@TestComponent，只是这个@TestComponent专门用来做配置用。
@TestConfiguration和@Configuration不同，它不会阻止@SpringBootTest的查找机制，相当于是对既有配置的补充或覆盖。

(3) @SpringBootTest vs @WebMvcTest(或@*Test)

都可以启动Spring的ApplicationContext
@SpringBootTest自动侦测并加载@SpringBootApplication或@SpringBootConfiguration中的配置，@WebMvcTest不侦测配置，只是默认加载一些自动配置。
@SpringBootTest测试范围一般比@WebMvcTest大。

正文到此结束