1.出了什么问题?

单元测试的目标是一次只验证一个方法,小步的前进,细粒度的测试,但是假如某个方法依赖于其他一些难以操控的东东,比如说网络连接,数据库连接,或者是Servlet容器,那么我们该怎么办呢?

要是你的测试依赖于系统的其他部分,甚至是系统的多个其他部分呢?在这种情况下,倘若不小心,你最终可能会发现自己几乎初始化了系统的每个组件,而这只是为了给一个测试创造足够的运行环境让它们可以运行起来。忙乎了大半天,看上去我们好像有点违背了测试的初衷了。这样不仅仅消耗时间,还给测试过程引入了大量的耦合因素,比如说,可能有人兴致冲冲地改变了一个接口或者数据库的一张表,突然,你那卑微的单元测试的神秘的挂掉了。在这种情况发生几次之后,即使是最有耐心的开发者也会泄气,甚至最终放弃所有的测试,那样的话后果就不能想像了。

再让我们看一个更加具体的情况:在实际的面向对象软件设计中,我们经常会碰到这样的情况,我们在对现实对象进行构建之后,对象之间是通过一系列的接口来实现。这在面向对象设计里是最自然不过的事情了,但是随着软件测试需求的发展,这会产生一些小问题。举个例子,用户A现在拿到一个用户B提供的接口,他根据这个接口实现了自己的需求,但是用户A编译自己的代码后,想简单模拟测试一下,怎么办呢?这点也是很现实的一个问题。我们是否可以针对这个接口来简单实现一个代理类,来测试模拟,期望代码生成自己的结果呢?

幸运的是,有一种测试模式可以帮助我们:mock对象。Mock对象也就是真实对象在调试期的替代品。

2.现在需要Mock对象吗?

关于什么时候需要Mock对象,Tim Mackinnon给我们了一些建议:

----- 真实对象具有不可确定的行为(产生不可预测的结果,如股票的行情)

----- 真实对象很难被创建(比如具体的web容器)

----- 真实对象的某些行为很难触发(比如网络错误)

----- 真实情况令程序的运行速度很慢

----- 真实对象有用户界面

----- 测试需要询问真实对象它是如何被调用的(比如测试可能需要验证某个回调函数是否被调用了)

----- 真实对象实际上并不存在(当需要和其他开发小组,或者新的硬件系统打交道的时候,这是一个普遍的问题)

3.如何实现Mock对象?

使用mock对象进行测试的时候,我们总共需要3个步骤,分别是:

----- 使用一个接口来描述这个对象

----- 为产品代码实现这个接口

----- 以测试为目的,在mock对象中实现这个接口

在此我们又一次看到了针对接口编程的重要性了,因为被测试的代码只会通过接口来引用对象,所以它完全可以不知道它引用的究竟是真实的对象还是mock对象,下面看一个实际的例子:一个闹钟根据时间来进行提醒服务,如果过了下午5点钟就播放音频文件提醒大家下班了,如果我们要利用真实的对象来测试的话就只能苦苦等到下午五点,然后把耳朵放在音箱旁...我们可不想这么笨,我们应该利用mock对象来进行测试,这样我们就可以模拟控制时间了,而不用苦苦等待时钟转到下午5点钟了。下面是代码:

public interface Environmental {    
private boolean playedWav = false;    
public long getTime();    
public void playWavFile(String fileName);    
public boolean wavWasPlayed();    
public void resetWav();    
}

真实的实现代码:

public class SystemEnvironment implements Environmental {    
public long getTime() {    
return System.currentTimeMillis();    
      }    
public void playWavFile(String fileName) {    
         playedWav = true;    
      }    
public boolean wavWasPlayed() {    
return playedWav;    
      }    
public void resetWav() {    
         playedWav = false;    
      }    
}

下面是mock对象:

public class MockSystemEnvironment implements Environmental {    
private long currentTime;    
public long getTime() {    
return currentTime;    
      }    
public void setTime(long currentTime) {    
this.currentTime = currentTime;    
      }    
public void playWavFile(String fileName) {    
         playedWav = true;    
      }    
public boolean wavWasPlayed() {    
return playedWav;    
      }    
public void resetWav() {    
         playedWav = false;    
      }    
}


下面是一个调用getTime的具体类:

import java.util.Calendar;    
 
public class Checker {    
private Environmental env;    
public Checker(Environmental env) {    
this.env = env;    
      }    
public void reminder() {    
         Calendar cal = Calendar.getInstance();    
         cal.setTimeInMills(env.getTime());    
int hour = cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY);    
if(hour >= 17) {    
            env.playWavFile("quit_whistle.wav");    
         }    
      }    
}

使用env.getTime()的被测代码并不知道测试环境和真实环境之间的区别,因为它们都实现了相同的接口。现在,你可以借助mock对象,通过把时间设置为已知值,并检查行为是否如预期那样来编写测试。

import java.util.Calendar;    
import junit.framework.TestCase;    
 
public class TestChecker extends TestCase {    
public void testQuittingTime() {    
            MockSystemEnvironment env = new MockSystemEnvironment();    
            Calendar cal = Calendar.getInstance();    
            cal.set(Calendar.YEAR, 2006);    
            cal.set(Calendar.MONTH, 11);    
            cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,7);    
            cal.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 16);   

            cal.set(Calendar.MINUTE, 55);    
long t1 = cal.getTimeInMillis();    
            env.setTime(t1);    
            Checker checker = new Checker(env);    
            checker.reminder();    
            assertFalse(env.wavWasPlayed());    
             t1 += (5*60*1000);    
            env.setTime(t1);    
            checker.reminder();    
            assertTrue(env.wavWasPlayed());    
            env.resetWav();    
            t1 += 2*60*60*1000;    
            env.setTime(t1);    
            checker.reminder();    
           assertTrue(env.wavWasPlayed());    
      }    
}

这就是mock对象的全部:伪装出真实世界的某些行为,使你可以集中精力测试好自己的代码。

4.好像有一些麻烦

如果每次都像上面那样自己写具体的mock对象,问题虽然解决了,但是好像有一些麻烦,不要着急,已经有一些第三方现成的mock对象供我们使用了。使用Mock Object进行测试,主要是用来模拟那些在应用中不容易构造(如HttpServletRequest必须在Servlet容器中才能构造出来)或者比较复杂的对象(如JDBC中的ResultSet对象)从而使测试顺利进行的工具。目前,在Java阵营中主要的Mock测试工具有JMock,MockCreator,Mockrunner,EasyMock,MockMaker等,在微软的.Net阵营中主要是Nmock,.NetMock等。

下面就以利用EasyMock模拟测试Servlet组件为例,代码如下: 编译并将其当做一个Test Case运行,会发现两个测试方法均测试成功。我们可以看到easymock已经帮助我们实现了一些servlet组件的mock对象,这样我们就可以摆脱web容器和servlet容器来轻松的测试servlet了。

import org.easymock.*;    
import junit.framework.*;    
import javax.servlet.http.*;    
 
public class MockRequestTest extends TestCase{    
private MockControl control;    
private HttpServletRequest mockRequest;    
public void testMockRequest(){    
//创建一个Mock HttpServletRequest的MockControl对象 
         control = MockControl.createControl(HttpServletRequest.class);      
//获取一个Mock HttpServletRequest对象 
         mockRequest = (HttpServletRequest) control.getMock();    
//设置期望调用的Mock HttpServletRequest对象的方法 
         mockRequest.getParameter("name");    
//设置调用方法期望的返回值,并指定调用次数 
//以下后两个参数表示最少调用一次,最多调用一次 
         control.setReturnValue("kongxx" ,1 ,1);           
//设置Mock HttpServletRequest的状态, 
//表示此Mock HttpServletRequest对象可以被使用 
         control.replay();    
//使用断言检查调用 
         assertEquals("kongxx",mockRequest.getParameter("name"));    
//验证期望的调用 
         control.verify();    
     }    
}

编译并将其当做一个Test Case运行,会发现两个测试方法均测试成功。我们可以看到easymock已经帮助我们实现了一些servlet组件的mock对象,这样我们就可以摆脱web容器和servlet容器来轻松的测试servlet了。

5.底层技术是什么?

让我们来回忆一下,如果用户使用C++和java的程序的生成,C++在最后的阶段还需要连接才能生成一个整体程序,这在灵活性与java源代码的机制是不能比的,java的各个类是独立的,打包的那些类也是独立的,只有在加载进去才进行连接,这在代码被加载进去的时候,我们还可以执行很多的动作,如插入一些相关的业务需求,这也是AOP的一个焦点,javassit代码库的实现类似于这,正是利用这些,所以用java实现Mock对象是很简单的。

6.一些相关的资源

MockObject的主页 http://www.mockobjects.com/ 介绍了关键Mock Object的基本概念和目前在各个环境下主要的Mock测试工具。

JMock的主页http://www.jmock.org/ 可以获取JMock的最新代码和开发包,以及一些说明文档。

EasyMock的主页http://www.easymock.org/ 可以获取JMock的最新代码和开发包,以及一些说明文档。

NMock的主页http://www.nmock.org/ 介绍了在Microsoft .Net平台上进行Mock测试的开发工具。

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