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learn.lianglianglee.com/专栏/Spring Boot 实战开发/24 服务测试：如何使用 Spring 测试 Web 服务层组件？.md.html
周伟 0f006e4e9b add
2022-05-11 18:57:05 +08:00

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<title>24 服务测试：如何使用 Spring 测试 Web 服务层组件？.md.html</title>
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<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>24 服务测试：如何使用 Spring 测试 Web 服务层组件？</h1>
<p>23 讲我们介绍了对数据访问层进行测试的方法，这一讲将着重介绍对三层架构中的另外两层（Service 层和 Controller 层）的测试方法。</p>
<p>与位于底层的数据访问层不同，这两层的组件都依赖于它的下一层组件，即 Service 层依赖于数据访问层，而 Controller 层依赖于 Service 层。因此，对这两层进行测试时，我们将使用不同的方案和技术。</p>
<h3>使用 Environment 测试配置信息</h3>
<p>在《定制配置：如何创建自定义的配置信息？》中，我们介绍了自定义配置信息的实现方式。而在 Spring Boot 应用程序中，Service 层通常依赖于配置文件，所以我们也需要对配置信息进行测试。</p>
<p>配置信息的测试方案分为两种，第一种依赖于物理配置文件，第二种则是在测试时动态注入配置信息。</p>
<p>第一种测试方案比较简单，在 src/test/resources 目录下添加配置文件时，Spring Boot 能读取这些配置文件中的配置项并应用于测试案例中。在介绍具体的实现过程之前，我们有必要先来了解一下 Environment 接口，该接口定义如下：</p>
<pre><code>public interface Environment extends PropertyResolver {
String[] getActiveProfiles();
String[] getDefaultProfiles();
boolean acceptsProfiles(String... profiles);
}
</code></pre>
<p>在上述代码中我们可以看到，Environment 接口的主要作用是处理 Profile，而它的父接口 PropertyResolver 定义如下代码所示：</p>
<pre><code>public interface PropertyResolver {
boolean containsProperty(String key);
String getProperty(String key);
String getProperty(String key, String defaultValue);
&lt;T&gt; T getProperty(String key, Class&lt;T&gt; targetType);
&lt;T&gt; T getProperty(String key, Class&lt;T&gt; targetType, T defaultValue);
String getRequiredProperty(String key) throws IllegalStateException;
&lt;T&gt; T getRequiredProperty(String key, Class&lt;T&gt; targetType) throws IllegalStateException;
String resolvePlaceholders(String text);
String resolveRequiredPlaceholders(String text) throws IllegalArgumentException;
}
</code></pre>
<p>显然，PropertyResolver 的作用是根据各种配置项的 Key 获取配置属性值。</p>
<p>现在，假设 src/test/resources 目录中的 application.properties 存在如下配置项：</p>
<pre><code>springcss.order.point = 10
</code></pre>
<p>那么，我们就可以设计如下所示的测试用例了。</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class EnvironmentTests{
@Autowired
public Environment environment;
@Test
public void testEnvValue(){
Assert.assertEquals(10, Integer.parseInt(environment.getProperty(&quot;springcss.order.point&quot;)));
}
}
</code></pre>
<p>这里我们注入了一个 Environment 接口，并调用了它的 getProperty 方法来获取测试环境中的配置信息。</p>
<p>除了在配置文件中设置属性，我们也可以使用 @SpringBootTest 注解指定用于测试的属性值，示例代码如下：</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(properties = {&quot; springcss.order.point = 10&quot;})
public class EnvironmentTests{
@Autowired
public Environment environment;
@Test
public void testEnvValue(){
Assert.assertEquals(10, Integer.parseInt(environment.getProperty(&quot;springcss.order.point&quot;)));
}
}
</code></pre>
<h3>使用 Mock 测试 Service 层</h3>
<p>正如这一讲开篇时提到，Service 层依赖于数据访问层。因此，对 Service 层进行测试时，我们还需要引入新的技术体系，也就是应用非常广泛的 Mock 机制。</p>
<p>接下来，我们先看一下 Mock 机制的基本概念。</p>
<h4>Mock 机制</h4>
<p>Mock 的意思是模拟，它可以用来对系统、组件或类进行隔离。</p>
<p>在测试过程中，我们通常关注测试对象本身的功能和行为，而对测试对象涉及的一些依赖，仅仅关注它们与测试对象之间的交互（比如是否调用、何时调用、调用的参数、调用的次数和顺序，以及返回的结果或发生的异常等），并不关注这些被依赖对象如何执行这次调用的具体细节。因此，Mock 机制就是使用 Mock 对象替代真实的依赖对象，并模拟真实场景来开展测试工作。</p>
<p>使用 Mock 对象完成依赖关系测试的示意图如下所示：</p>
<p><img src="assets/CioPOWAdHoyAZcf6AACLingamrY696.png" alt="图片1.png" /></p>
<p>Mock 对象与依赖关系测试示意图</p>
<p>从图中可以看出，在形式上，Mock 是在测试代码中直接 Mock 类和定义 Mock 方法的行为，通常测试代码和 Mock 代码放一起。因此，测试代码的逻辑从测试用例的代码上能很容易地体现出来。</p>
<p>下面我们一起看一下如何使用 Mock 测试 Service 层。</p>
<h4>使用 Mock</h4>
<p>23 讲中我们介绍了 @SpringBootTest 注解中的 SpringBootTest.WebEnvironment.MOCK 选项，该选项用于加载 WebApplicationContext 并提供一个 Mock 的 Servlet 环境，内置的 Servlet 容器并没有真实启动。接下来，我们针对 Service 层演示一下这种测试方式。</p>
<p>首先，我们来看一种简单场景，在 customer-service 中存在如下 CustomerTicketService 类：</p>
<pre><code>@Service
public class CustomerTicketService {
@Autowired
private CustomerTicketRepository customerTicketRepository;
public CustomerTicket getCustomerTicketById(Long id) {
return customerTicketRepository.getOne(id);
}
…
}
</code></pre>
<p>这里我们可以看到，以上方法只是简单地通过 CustomerTicketRepository 完成了数据查询操作。</p>
<p>显然，对以上 CustomerTicketService 进行集成测试时，还需要我们提供一个 CustomerTicketRepository 依赖。</p>
<p>下面，我们通过以下代码演示一下如何使用 Mock 机制完成对 CustomerTicketRepository 的隔离。</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.MOCK)
public class CustomerServiceTests {
@MockBean
private CustomerTicketRepository customerTicketRepository;
@Test
public void testGetCustomerTicketById() throws Exception {
Long id = 1L;
Mockito.when(customerTicketRepository.getOne(id)).thenReturn(new CustomerTicket(1L, 1L, &quot;Order00001&quot;, &quot;DemoCustomerTicket1&quot;, new Date()));
CustomerTicket actual = customerTicketService.getCustomerTicketById(id);
assertThat(actual).isNotNull();
assertThat(actual.getOrderNumber()).isEqualTo(&quot;Order00001&quot;);
}
}
</code></pre>
<p>首先，我们通过 @MockBean 注解注入了 CustomerTicketRepository；然后，基于第三方 Mock 框架 Mockito 提供的 when/thenReturn 机制完成了对 CustomerTicketRepository 中 getCustomerTicketById() 方法的 Mock。</p>
<p>当然，如果你希望在测试用例中直接注入真实的CustomerTicketRepository，这时就可以使用@SpringBootTest 注解中的 SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT 选项，示例代码如下：</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
public class CustomerServiceTests {
@Autowired
private CustomerTicketRepository customerTicketRepository;
@Test
public void testGetCustomerTicketById() throws Exception {
Long id = 1L;
CustomerTicket actual = customerTicketService.getCustomerTicketById(id);
assertThat(actual).isNotNull();
assertThat(actual.getOrderNumber()).isEqualTo(&quot;Order00001&quot;);
}
}
</code></pre>
<p>运行上述代码后就会以一个随机的端口启动整个 Spring Boot 工程，并从数据库中真实获取目标数据进行验证。</p>
<p>以上集成测试的示例中只包含了对 Repository 层的依赖，而有时候一个 Service 中可能同时包含 Repository 和其他 Service 类或组件，下面回到如下所示的 CustomerTicketService 类：</p>
<pre><code>@Service
public class CustomerTicketService {
@Autowired
private OrderClient orderClient;
private OrderMapper getRemoteOrderByOrderNumber(String orderNumber) {
return orderClient.getOrderByOrderNumber(orderNumber);
}
…
}
</code></pre>
<p>这里我们可以看到，在该代码中，除了依赖 CustomerTicketRepository 之外，还同时依赖了 OrderClient。</p>
<p><strong>请注意：以上代码中的 OrderClient 是在 customer-service 中通过 RestTemplate 访问 order-service 的远程实现类，其代码如下所示：</strong></p>
<pre><code>@Component
public class OrderClient {
@Autowired
RestTemplate restTemplate;
public OrderMapper getOrderByOrderNumber(String orderNumber) {
ResponseEntity&lt;OrderMapper&gt; restExchange = restTemplate.exchange(
&quot;http://localhost:8083/orders/{orderNumber}&quot;, HttpMethod.GET, null,
OrderMapper.class, orderNumber);
OrderMapper result = restExchange.getBody();
return result;
}
}
</code></pre>
<p>CustomerTicketService 类实际上并不关注 OrderClient 中如何实现远程访问的具体过程。因为对于集成测试而言，它只关注方法调用返回的结果，所以我们将同样采用 Mock 机制完成对 OrderClient 的隔离。</p>
<p>对 CustomerTicketService 这部分功能的测试用例代码如下所示，可以看到，我们采用的是同样的测试方式。</p>
<pre><code>@Test
public void testGenerateCustomerTicket() throws Exception {
Long accountId = 100L;
String orderNumber = &quot;Order00001&quot;;
Mockito.when(this.orderClient.getOrderByOrderNumber(&quot;Order00001&quot;))
.thenReturn(new OrderMapper(1L, orderNumber, &quot;deliveryAddress&quot;));
Mockito.when(this.localAccountRepository.getOne(accountId))
.thenReturn(new LocalAccount(100L, &quot;accountCode&quot;, &quot;accountName&quot;));
CustomerTicket actual = customerTicketService.generateCustomerTicket(accountId, orderNumber);
assertThat(actual.getOrderNumber()).isEqualTo(orderNumber);
}
</code></pre>
<p>这里提供的测试用例演示了 Service 层中进行集成测试的各种手段，它们已经能够满足一般场景的需要。</p>
<h3>测试 Controller 层</h3>
<p>对 Controller 层进行测试之前，我们先来提供一个典型的 Controller 类，它来自 customer-service，如下代码所示：</p>
<pre><code>@RestController
@RequestMapping(value=&quot;customers&quot;)
public class CustomerController {
@Autowired
private CustomerTicketService customerTicketService;
@PostMapping(value = &quot;/{accountId}/{orderNumber}&quot;)
public CustomerTicket generateCustomerTicket( @PathVariable(&quot;accountId&quot;) Long accountId,
@PathVariable(&quot;orderNumber&quot;) String orderNumber) {
CustomerTicket customerTicket = customerTicketService.generateCustomerTicket(accountId, orderNumber);
return customerTicket;
}
}
</code></pre>
<p>关于上述 Controller 类的测试方法，相对来说比较丰富，比如有 TestRestTemplate、@WebMvcTest 注解和 MockMvc 这三种，下面我们逐一进行讲解。</p>
<h4>使用 TestRestTemplate</h4>
<p>Spring Boot 提供的 TestRestTemplate 与 RestTemplate 非常类似，只不过它专门用在测试环境中。</p>
<p>如果我们想在测试环境中使用 @SpringBootTest，则可以直接使用 TestRestTemplate 来测试远程访问过程，示例代码如下：</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
public class CustomerController2Tests {
@Autowired
private TestRestTemplate testRestTemplate;
@MockBean
private CustomerTicketService customerTicketService;
@Test
public void testGenerateCustomerTicket() throws Exception {
Long accountId = 100L;
String orderNumber = &quot;Order00001&quot;;
given(this.customerTicketService.generateCustomerTicket(accountId, orderNumber))
.willReturn(new CustomerTicket(1L, accountId, orderNumber, &quot;DemoCustomerTicket1&quot;, new Date()));
CustomerTicket actual = testRestTemplate.postForObject(&quot;/customers/&quot; + accountId+ &quot;/&quot; + orderNumber, null, CustomerTicket.class);
assertThat(actual.getOrderNumber()).isEqualTo(orderNumber);
}
}
</code></pre>
<p>上述测试代码中，首先，我们注意到 @SpringBootTest 注解通过使用 SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT 指定了随机端口的 Web 运行环境。然后，我们基于 TestRestTemplate 发起了 HTTP 请求并验证了结果。</p>
<p><strong>特别说明：这里使用 TestRestTemplate 发起请求的方式与 RestTemplate 完全一致，你可以对《服务调用：如何使用 RestTemplate 消费 RESTful 服务？》的内容进行回顾。</strong></p>
<h4>使用 @WebMvcTest 注解</h4>
<p>接下来测试方法中，我们将引入一个新的注解 @WebMvcTest，该注解将初始化测试 Controller 所必需的 Spring MVC 基础设施，CustomerController 类的测试用例如下所示：</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@WebMvcTest(CustomerController.class)
public class CustomerControllerTestsWithMockMvc {
@Autowired
private MockMvc mvc;
@MockBean
private CustomerTicketService customerTicketService;
@Test
public void testGenerateCustomerTicket() throws Exception {
Long accountId = 100L;
String orderNumber = &quot;Order00001&quot;;
given(this.customerTicketService.generateCustomerTicket(accountId, orderNumber))
.willReturn(new CustomerTicket(1L, 100L, &quot;Order00001&quot;, &quot;DemoCustomerTicket1&quot;, new Date()));
this.mvc.perform(post(&quot;/customers/&quot; + accountId+ &quot;/&quot; + orderNumber).accept(MediaType.APPLICATION_JSON)).andExpect(status().isOk());
}
}
</code></pre>
<p>以上代码的关键是 MockMvc 工具类，所以接下来我们有必要对它进一步展开说明。</p>
<p>MockMvc 类提供的基础方法分为以下 6 种，下面一一对应来看下。</p>
<ul>
<li><strong>Perform</strong>：执行一个 RequestBuilder 请求，会自动执行 SpringMVC 流程并映射到相应的 Controller 进行处理。</li>
<li><strong>get/post/put/delete</strong>：声明发送一个 HTTP 请求的方式，根据 URI 模板和 URI 变量值得到一个 HTTP 请求，支持 GET、POST、PUT、DELETE 等 HTTP 方法。</li>
<li><strong>param</strong>：添加请求参数，发送 JSON 数据时将不能使用这种方式，而应该采用 @ResponseBody 注解。</li>
<li><strong>andExpect</strong>：添加 ResultMatcher 验证规则，通过对返回的数据进行判断来验证 Controller 执行结果是否正确。</li>
<li><strong>andDo</strong>：添加 ResultHandler 结果处理器，比如调试时打印结果到控制台。</li>
<li><strong>andReturn</strong>：最后返回相应的 MvcResult，然后执行自定义验证或做异步处理。</li>
</ul>
<p>执行该测试用例后，从输出的控制台日志中我们不难发现，整个流程相当于启动了 CustomerController 并执行远程访问，而 CustomerController 中使用的 CustomerTicketService 则做了 Mock。</p>
<p>显然，测试 CustomerController 的目的在于验证其返回数据的格式和内容。在上述代码中，我们先定义了 CustomerController 将会返回的 JSON 结果，然后通过 perform、accept 和 andExpect 方法模拟了 HTTP 请求的整个过程，最终验证了结果的正确性。</p>
<h4>使用 @AutoConfigureMockMvc 注解</h4>
<p><strong>请注意 @SpringBootTest 注解不能和 @WebMvcTest 注解同时使用。</strong></p>
<p>在使用 @SpringBootTest 注解的场景下，如果我们想使用 MockMvc 对象，那么可以引入 @AutoConfigureMockMvc 注解。</p>
<p>通过将 @SpringBootTest 注解与 @AutoConfigureMockMvc 注解相结合，@AutoConfigureMockMvc 注解将通过 @SpringBootTest 加载的 Spring 上下文环境中自动配置 MockMvc 这个类。</p>
<p>使用 @AutoConfigureMockMvc 注解的测试代码如下所示：</p>
<pre><code>@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
@AutoConfigureMockMvc
public class CustomerControllerTestsWithAutoConfigureMockMvc {
@Autowired
private MockMvc mvc;
@MockBean
private CustomerTicketService customerTicketService;
@Test
public void testGenerateCustomerTicket() throws Exception {
Long accountId = 100L;
String orderNumber = &quot;Order00001&quot;;
given(this.customerTicketService.generateCustomerTicket(accountId, orderNumber))
.willReturn(new CustomerTicket(1L, 100L, &quot;Order00001&quot;, &quot;DemoCustomerTicket1&quot;, new Date()));
this.mvc.perform(post(&quot;/customers/&quot; + accountId+ &quot;/&quot; + orderNumber).accept(MediaType.APPLICATION_JSON)).andExpect(status().isOk());
}
}
</code></pre>
<p>在上述代码中，我们使用了 MockMvc 工具类完成了对 HTTP 请求的模拟，并基于返回状态验证了 Controller 层组件的正确性。</p>
<h3>Spring Boot 中的测试注解总结</h3>
<p>通过前面内容的学习，相信你已经感受到了各种测试注解在测试 Spring Boot 应用程序的过程中所发挥的核心作用。</p>
<p>如下所示表格，我们罗列了一些经常使用的测试注解及其描述。</p>
<p><img src="assets/Cgp9HWAdHqiAdUEbAAG7s2vEMgM538.png" alt="图片8.png" /></p>
<h3>小结与预告</h3>
<p>对于一个 Web 应用程序而言，Service 层和 Web 层组件的测试是核心关注点。这一讲我们通过 Mock 机制实现了 Service 层的测试，并引入了三种不同的方法对 Controller 层组件完成验证。</p>
<p>这里给你留一道思考题：在使用 Spring Boot 测试 Web 应用程序时，你知道常见的测试注解有哪些？欢迎在留言区进行互动、交流。</p>
<p>讲完测试组件之后，我们将进入本专栏的最后一讲。在结束语中，我们将对 Spring Boot 进行总结，并对它的后续发展进行展望。</p>
</div>
</div>
<div>
<div style="float: left">
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</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
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