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标题: .Net单元测试xUnit和集成测试指南(1) [打印本页]

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作者: 钜形不锈钢水箱    时间: 2024-5-16 07:08
标题: .Net单元测试xUnit和集成测试指南(1)
弁言

在现代化的软件开发中，单元测试和集成测试是确保代码质量和可靠性的关键部分。ASP.NET Core 社区内提供了强大的单元测试框架，xUnit 是其中之一，它提供了简单、清晰和强大的测试功能，编写单元测试有许多优点；有助于回归、提供文档及辅助良好的设计。下面几节我们来深入浅出探究如何使用 xUnit 进行 ASP.NET Core 应用程序的单元测试和集成测试。
内容大纲：

xUnit 简介

xUnit.net 是一个免费、开源、面向社区的.NET 单元测试工具。由 NUnit v2 的原始发明者编写，xUnit.net 是用于 C#和 F#（其他.NET 语言可能也可以使用，但不受支持）的最新技术单元测试。xUnit.net 可与 Visual Studio、Visual Studio Code、ReSharper、CodeRush 和 TestDriven.NET 一起使用。它是.NET 基金会的一部分，并遵守其行为准则。其许可协议为 Apache 2（为 OSI 批准的许可协议）。

xUnit.net 官方网站

创建单元测试项目

在单元测试中通常要遵循AAA模式，也就是 Arrange、Act、Assert，这是一种常见的测试组织布局。

• Arrange（准备）: 在这个阶段，将设置测试的前提条件，初始化对象、设置输入参数等。简单讲就是准备测试环境，确保被测代码在正确的上下文中执行。
  
• Act（执行）: 在这个阶段，会执行要测试的代码或方法。这是针对被测代码的现实调用或操纵。
  
• Assert: 在这个阶段，会验证被测代码的行为是否符合预期。检查现实结果与期望结果是否一致，假如不一致则测试失败。
  

示例：

1. [Fact]
2. public void Add_EmptyString_ReturnsZero()
3. {
4.     // Arrange
5.     var stringCalculator = new StringCalculator();
7.     // Act
8.     var actual = stringCalculator.Add("");
10.     // Assert
11.     Assert.Equal(0, actual);
12. }

复制代码

可读性是编写单元测试最重要的方面之一，在测试中分离这些操纵 都明确地突出调用代码所需的依赖项、调用代码的方式以及实验断言的内容，让测试尽可能具有可读性。

好了理解了这个核心概念我们可以先创建项目一步步的练习了。
用 VS 创建单元测试项目

在项目创建完之后我们可以简单浏览一下 xUnit 单元测试项目装了那些 nuget 依赖,做到对项目有个简单的了解

1.   <ItemGroup>
2.     <PackageReference Include="coverlet.collector" Version="6.0.0" />
3.     <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="17.8.0" />
4.     <PackageReference Include="xunit" Version="2.5.3" />
5.     <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.5.3" />
6.   </ItemGroup>

复制代码

下面我们创建一个简单的数据盘算类。

• 创建数学盘算类
  

1. public class MathCalculator
2. {
3.     public int Add(int a, int b)
4.     {
5.         return a + b;
6.     }
7. }

复制代码

• 创建数据盘算测试类
  

1. public class MathCalculatorTests
2. {
3.     [Fact]
4.     public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()
5.     {
6.         // Arrange
7.         var calculator = new MathCalculator();
9.         // Act
10.         var result = calculator.Add(3, 5);
12.         // Assert
13.         Assert.Equal(8, result);
14.     }
15. }

复制代码

测试一下，测试类库右键->运行测试

可以看到 我们的单元测试通过。
单元测试命名规范

本着代码自文档的原则，测试的名称建议应包括三个部分：

• 要测试的方法的名称。
  
• 测试的方案。
  
• 调用方案时的预期行为。
  

示例

1.     [Fact]
2.     public void Add_TwoNumbers_ReturnSum()
3.     {
4.         // Arrange
5.         var calculator = new MathCalculator();
7.         // Act
8.         var result = calculator.Add(3, 5);
10.         // Assert
11.         Assert.Equal(8, result);
12.     }

复制代码

要测试的方法名称是 MathCalculator 中的 Add 方法，测试的方案是传两个数，预期是返回两数之和 按照上面的测试名称的命名规则可以命名为Add_TwoNumbers_ReturnSum。

单元测试最佳命名规范应该包括三个关键部分：要测试的方法的名称、测试的场景，以及调用该场景时的预期行为。良好的命名标准能清晰表达测试意图，提供有效文档，便于他人理解代码行为和快速定位题目。

单元测试最佳实践

将方法标记为测试方法在 xUnit 中有两个属性，Fact和Theory

Fact 属性

在方法上我们看到有一个 Attribute [Fact] ,[Fact] 属性是 xUnit 中最根本的测试属性之一，用于标记一个方法作为一个无需参数且不返回任何内容的测试方法。被标记为 [Fact] 的方法将会被 xUnit 框架辨认并执行.
Theory 属性

Theory 属性用于标记一个测试方法，该方法可以接受参数并运行多次，每次运行时使用差异的参数值。Theory 属性通常用于数据驱动测试，允许在同一个测试方法中使用差异的输入数据进行测试.
InlineData 属性

[InlineData] 属性指定这些输入 Theory 标记的测试方法的参数值。
示例：

1. [Theory]
2. [InlineData(-1)]
3. [InlineData(0)]
4. [InlineData(1)]
5. public void IsPrime_ValuesLessThan2_ReturnFalse(int value)
6. {
7.     var result = _primeService.IsPrime(value);
9.     Assert.False(result, $"{value} should not be prime");
10. }

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InlineData 适用于静态、硬编码的测试数据集合，适合于简单且固定的测试场景。

MemberData 属性

MemberData 属性是 xUnit 中用于数据驱动测试的一种方式，它允许从一个字段、属性或方法中获取测试数据，并将这些数据传递给测试方法进行多次测试。通过 MemberData 属性，可以更灵活地管理和提供测试数据，适用于需要动态生成测试数据的环境。
使用方式

• 标记测试方法：使用 [Theory] 属性标记测试方法，以便接受从 MemberData 属性提供的测试数据。
  
• 准备测试数据：创建一个公共静态字段、属性或方法，该字段、属性或方法返回一个 IEnumerable 对象，其中每个 object[] 对象代表一组测试数据。
  
• 传递测试数据：在 MemberData 属性中指定要使用的数据源，从而将数据传递给测试方法。
  

示例

1.     public static IEnumerable<object[]> GetComplexTestData()
2.     {
3.         yield return new object[] { 10, 5, 15 }; // 测试数据 1
4.         yield return new object[] { -3, 7, 4 }; // 测试数据 2
5.         yield return new object[] { 0, 0, 0 }; // 测试数据 3
6.         // 可以根据需要继续添加更多的测试数据
7.     }
9.    [Theory]
10.    [MemberData(nameof(GetComplexTestData))]
11.    public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers01(int first, int second, int sum)
12.    {
13.        // Arrange
14.        var calculator = new MathCalculator();
16.        // Act
17.        var result = calculator.Add(first, second);
19.        // Assert
20.        Assert.Equal(sum, result);
21.    }

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MemberData 适用于动态、灵活的测试数据集合，适合于需要从外部源动态获取测试数据的环境。

自定义属性

除了上面提到的 InlineData和MemberData 之外还可以有更加灵活的方式继承DataAttribute实现自定义的Attribute。
我们来做一个实现和上面一样的需求

• 实现 Custom Attribute
  

1. [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = true)]
2. public class CustomDataAttribute : DataAttribute
3. {
5.     private readonly int _first;
6.     private readonly int _second;
7.     private readonly int _sum;
9.     public CustomDataAttribute(int first, int second, int sum)
10.     {
11.         _first = first;
12.         _second = second;
13.         _sum = sum;
14.     }
15.     public override IEnumerable<object[]> GetData(MethodInfo testMethod)
16.     {
17.         yield return new object[] { _first, _second, _sum };
18.     }
19. }

复制代码

• 用例
  

1.    [Theory]
2.    [CustomData(1, 2, 3)]
3.    [CustomData(2, 3, 5)]
4.    public void Add_TwoNumbers_ReturnSum03(int num1, int num2, int expectedSum)
5.    {
6.        // Arrange
7.        var calculator = new MathCalculator();
9.        // Act
10.        var result = calculator.Add(num1, num2);
12.        // Assert
13.        Assert.Equal(expectedSum, result);
14.    }

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自定义属性相较于使用 InlineData 和 MemberData 有以下优势：

• 灵活性：自定义属性允许您实现更复杂的逻辑来动态生成测试数据，可以从差异数据源中获取数据，实现更灵活的数据驱动测试。
  
• 重用性：通过自定义属性，您可以将相同的测试数据逻辑应用于多个测试方法，进步测试代码的重用性和可维护性。
  
• 可扩展性：自定义属性可以根据需求进行定制和扩展，适应差异的测试场景和数据需求，使得测试数据的生成更具灵活性。
  
• 可读性：通过自定义属性，可以使测试代码更具可读性和表达力，更清晰地表达测试数据的来源和意图。
  

尽管使用 InlineData 和 MemberData 可以满足大多数简单的测试数据需求，但当需要更复杂的数据生成逻辑、数据源、或者对测试数据进行处理时，使用自定义属性会更具优势，能够更好地满足个性化的测试需求。
在测试中应避免逻辑

[Theory]的出现就是为了避免我们在单元测试时编写一些额外的逻辑，造成测试之外的一些错误。

编写单元测试时，请避免手动字符串串联、逻辑条件（比方 if、while、for 和 switch）以及其他条件。

错误示范：

1.    [Fact]
2.    public void Add_TwoNumbers_ReturnsSumofNumbers02()
3.    {
4.        // Arrange
5.        var calculator = new MathCalculator();
6.        var testData = new List<(int, int, int)>
7.    {
8.        (1, 2, 3),
9.        (2, 3, 5),
10.        (3, 4, 7)
11.    };
13.        // Act & Assert
14.        foreach (var (first, second, sum) in testData)
15.        {
16.            var result = calculator.Add(first, second);
17.            Assert.Equal(sum, result);
18.        }
19.    }

复制代码

此处用了 forEach 循环来批量断言，违背了单元测试的最佳实践。
测试中应避免逻辑的好处是:

• 低落在测试中引入 bug 的可能性。
  
• 专注于最闭幕果，而不是实现细节。
  

ITestOutputHelper 控制台输出

在 xUnit 中我们利用 Console.WriteLine输出时发现什么也不会显示，在 xUnit 单元测试项目中我们需要利用ITestOutputHelper。
ITestOutputHelper是 xUnit 中的一个接口，用于在单元测试中输出信息。通过 ITestOutputHelper，您可以在测试运行时将调试信息、日志信息等输出到测试结果中，方便调试和检察测试过程中的输出信息。
调试

再要测试的方法上右键选择调试测试，或者点击方法上面的小点

最后

本篇文章简单的讲了单元测试的基础知识，让大家先对单元测试有个根本的概念，这些用在具体的项目中显然是不够的，背面的章节我们聊一下 TDD,Fake 管理,Log 日志输出,单元测试覆盖率,WebApi 的集成测试,DependencyInjection,Bogus,还有 Devops 的单元测试等知识。
本文完整源代码

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