摒弃无意义的单元测试-技术圈

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作者 | 废土王大锤

来源 | urlify.cn/jy6NJb

在ThoughtWorks经历过几个项目后，我从一个只会莽code的糙汉子变成了一个会写UT的糙汉子。写过UT，也写过集成测试，也实践过TDD，发现了一些有趣的地方，跟大家分享下。

一些基础的概念

作为一个开发，我对测试理解偏向在开发人员编写的自动测试上。其中，最常见的是单元测试（UT）和集成测试（Integration Test），另外也有维护接口契约的契约测试等等。但在这篇博客里，主要讨论的是最常见的单元测试和集成测试。

单元测试，覆盖的范围比较小，只针对一个组件（比如类），测试的目标往往是这个组件的公开方法。测试方法往往使用的是白盒测试。对于这个组件所需要的依赖，可以通过测试框架来模拟（mock）。

集成测试，覆盖的范围比较大，会将系统内的多个组件，按照实际运行时组装，运行在测试框架内，测试这些组件集成后，是否能完成业务逻辑。测试的方法也更偏向使用黑盒测试。对于这些组件所需要的依赖或外部服务，可以通过测试框架来模拟，也可以编写专门的测试类，或者直接使用专门的服务（比如内存数据库）。

一些实践的发现

事情源自我对一次返工的思考。当时的项目，因为历史原因，只在项目中采用了单元测试，所以对于开发编写的SQL语句，是否可以在数据库中正确执行，是无法在只有单元测试的自动测试阶段中检验出来的。

当时在准备Desk Check的我，望着全绿的测试报告陷入沉思：为什么还有漏网之鱼？！

从这个例子可以看出，在应用服务的开发的过程中，我们无法避免我们的应用与外部服务（例如数据库、Web Service等）的交互。而对这些外部服务的交互，我们往往依赖于框架。我们可以mock框架里接口的输出，但是无法确保我们的输入是否正确。比如，开发编写的一条SQL，除非将其运行在真正的数据库服务中，否则我们无法保证这条SQL是否可以正确的运行，或者满足我们的业务需求。

单元测试的局限性不仅仅这一点，AOP做为OOP的重要补充，广泛的应用在我们的开发过程中。针对AOP逻辑（比如参数校验、权限校验等）的测试，是无法通过单元测试完成的，因为AOP的代码在被测试代码之外。

还有，单元测试往往使用白盒测试的方法，比如在Controller的单元测试中，会检查是否调用了某个Service的某个方法。但如果在重构中，这个Service的这方法的签名，或者返回值发生了变化，面对着测试中几十上百个编译错误，你是否突然觉得原来的代码也挺眉清目秀的？

最后，我在重构的过程中，发现了很多方法中的部分分支，只会在单元测试中被调用，并没有在实际业务中运行过。也就是说，我辛辛苦苦看明白的一大段代码，没！卵！用！结果，只能在沧海桑田的感慨中，含泪删除。

所以，从我经历过的例子中可以看出，如果仅仅依靠单元测试来保证应用服务的正确性，那么就会出现以下问题：

对于外部系统的调用，无法保证相关接口输入的正确性；
无法保证AOP功能的正确性；
重构难度大，不适合敏捷实践；
缺乏大局观，存在过度设计的可能；

那么，在采用集成测试后，情况是否能得到好转呢？

集成测试的应用

一开始，我使用集成测试，只是为了检查编写的SQL是否可以正确的运行：将H2内存数据库集成到测试中，启动Spring容器，只加载Repository实例并运行。

然后我就发现：我可以将连接着H2数据库的Repository实例注入到Service中，这样我就可以省去一些在ServiceTest中对于Repository的mock。

接着，我又尝试将注入了真实Repository的Service注入到Controller中，也就是说几乎将应用服务完整的运行在测试容器中。那么我只需要拼接一个HTTP请求并传入，就可以从这个运行在测试容器的应用服务中得到HTTP响应。

这时，我意识到：如果把应用服务看作一个大的组件，把它对外提供的RESTFul API看作组件的公开方法。那么我们更应该关注这些公开方法的输入输出，而不是其内部组件的实现。那么我们更应该mock的是应用服务所依赖的外部服务，而不是内部的私有方法。

如此看来，那些针对Controller、Service、Repository的单元测试，通通可以摒弃！只需要拼接一个HTTP请求，发送到运行在测试容器中的应用服务，校验返回值，检查内存数据库中数据的变更。这些测试用例，是可以参考QA小姐姐们的。依据TDD的理论指导，我们应该优先完成测试用例的编写，再去动手实现。

那么再来看下之前单元测试遇到的四个问题：

对于外部系统的调用，无法保证正确性；
对于数据库服务来说，在集成测试中，往往会引入H2内存数据库来模拟真实环境中的数据库服务。一般不是太特殊的SQL，都可以在H2内存数据库中运行。
对于Web Service，我暂时还没有很好的解决方案。之前有过CXF的项目经历，在测试环境中，魔改了client，从测试文件中读取XML响应体。但这么做也无法确保我们应用的对外调用参数是否输入正确。
无法保证AOP功能的正确性；
在集成测试中，整个应用服务都已经运行起来，所有AOP都是正常工作的，通过调整请求中的参数和头信息，就可以触发AOP的拦截，进而检查AOP逻辑的正确性。
重构难度大，不适合敏捷实践；
在集成测试中，所有的测试用例只在应用服务的外部检查，并不依赖内部的实现，所以如果重构时，对外的接口没有变化，无需修改测试用例，只需要完成实现的重构即可。
缺乏大局观，存在过度设计的可能；
如果我们的测试用例完整的覆盖了业务需求，那么运行过这些测试用例后，还存在着没有行覆盖到的代码，那么这些代码就是过度设计的代码，可以考虑删除或者检查测试用例是否存在缺失。

带来的挑战

集成测试可以解决很多单元测试无法解决的问题，但也会带来新的挑战：

对于卡片，要拆分为前端卡与后端卡甚至更多的有着更多技术细节的子卡。在这些子卡中，BA需要清楚地认识到，想要达成业务需求，接口的格式应该是怎样，接口调用前后的数据变化。这些技术细节可以依赖团队里的TL或Sr Dev。
这样的实践，有些传统开发中概要设计的味道。虽然很多情况下，我们不会将卡片拆至如此细的粒度，但是这么做，可以更早的意识到这张卡的依赖项，同时也可以方便QA，针对这个接口设计测试用例。
由于集成测试中的测试用例可以完全来自QA，如果这些测试用例完全来自QA，可能需要QA摸索出一条新的工作节奏。如果这些测试用例完全来自开发，QA再独立写一套，那么可能会存在重复工作的现象。如果测试用例由开发编写，再由QA审核，这可能是个好实践，但我还没有尝试过。
在后端技术栈中，我们会使用数据库版本管理工具来管理数据库版本。在Java的技术栈中，通常我们会使用Flyway。但Flyway的一个局限性是就是过度依赖SQL，这使得一些DDL可以运行在真实环境中数据库，但却无法运行在H2数据库。所以在这里，我推荐Liquibase，这个框架会对数据库的更新做出自己的抽象，可以做到一个脚本运行在多种厂商的数据库，更适合集成测试的场景。
由于集成测试要启动一个真实的容器，所以自动测试时间也会更长，构建时间也会更长，不过还是在可以接受的范围内。