隨著 Refactoring 技術(shù)和 XP 軟件工程技術(shù)的廣泛推廣，單元測(cè)試的作用在軟件工程中變得越來(lái)越重要，而一個(gè)簡(jiǎn)明易學(xué)、適用廣泛、高效穩(wěn)定的單元測(cè)試框架則對(duì)成功的實(shí)施單元測(cè)試有著至關(guān)重要的作用。在 java 編程語(yǔ)句環(huán)境里，Junit Framework 是一個(gè)已經(jīng)被多數(shù) java 程序員采用和實(shí)證的的測(cè)試框架，但是多數(shù)沒(méi)有嘗試 Junit Framework 的程序員在學(xué)習(xí)如何 Junit Framework 來(lái)編寫(xiě)適應(yīng)自己開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的單元測(cè)試時(shí)，依然覺(jué)得有一定的難度，這可能是因?yàn)?Junit 隨框架代碼和實(shí)用工具附帶的用戶指南和文檔的著重點(diǎn)在于解釋單元測(cè)試框架的設(shè)計(jì)方法以及簡(jiǎn)單的類使用說(shuō)明，而對(duì)在特定的測(cè)試框架（Junit）下如何實(shí)施單元測(cè)試，如何在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中更新和維護(hù)已經(jīng)存在的單元測(cè)試代碼沒(méi)有詳細(xì)的解釋。因此本文檔兩個(gè)著重點(diǎn)對(duì) Junit 所附帶的文檔進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充和說(shuō)明，使 Junit 能被更多的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)采用，讓單元測(cè)試乃至 Refactoring、XP 技術(shù)更好在更多的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)中推廣。
1. 單元測(cè)試的編寫(xiě)原則
Junit 附帶文檔所列舉的單元測(cè)試帶有一定的迷惑性，因?yàn)閹缀跛械氖纠龁卧际轻槍?duì)某個(gè)對(duì)象的某個(gè)方法，似乎 Junit 的單元測(cè)試僅適用于類組織結(jié)構(gòu)的靜態(tài)約束，從而使初學(xué)者懷疑 Junit 下的單元測(cè)試所能帶來(lái)的效果。因此我們需要重新定義如何確定有價(jià)值的單元測(cè)試以及如何編寫(xiě)這些單元測(cè)試、維護(hù)這些單元測(cè)試，從而讓更多的程序員接受和熟悉 Junit 下的單元測(cè)試的編寫(xiě)。
在 Junit 單元測(cè)試框架的設(shè)計(jì)時(shí)，作者一共設(shè)定了三個(gè)總體目標(biāo)，第一個(gè)是簡(jiǎn)化測(cè)試的編寫(xiě)，這種簡(jiǎn)化包括測(cè)試框架的學(xué)習(xí)和實(shí)際測(cè)試單元的編寫(xiě)；第二個(gè)是使測(cè)試單元保持持久性；第三個(gè)則是可以利用既有的測(cè)試來(lái)編寫(xiě)相關(guān)的測(cè)試。從這三個(gè)目標(biāo)可以看出，單元測(cè)試框架的基本設(shè)計(jì)考慮依然是從我們現(xiàn)有的測(cè)試方式和方法出發(fā)，而只是使測(cè)試變得更加容易實(shí)施和擴(kuò)展并保持持久性。因此編寫(xiě)單元測(cè)試的原則可以從我們通常使用的測(cè)試方法借鑒和利用。
2. 如何確定單元測(cè)試
在我們通常的測(cè)試中，一個(gè)單元測(cè)試一般針對(duì)于特定對(duì)象的一個(gè)特定特性，譬如，假定我們編寫(xiě)了一個(gè)針對(duì)特定數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的連接池的類包實(shí)現(xiàn)，我們會(huì)建立以下的單元測(cè)試：
在連接池啟動(dòng)后，是否根據(jù)定義的規(guī)則在池中建立了相應(yīng)數(shù)量的數(shù)據(jù)庫(kù)連接
申請(qǐng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，是否根據(jù)定義的規(guī)則從池中直接獲得緩存連接的引用，還是建立新的連接
釋放一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接后，連接是否根據(jù)定義的規(guī)則被池釋放或者緩存以便以后使用
后臺(tái) Housekeeping 線程是否按照定義的規(guī)則釋放已經(jīng)過(guò)期的連接申請(qǐng)
如果連接有時(shí)間期限，后臺(tái) Housekeeping 線程是否定期釋放已經(jīng)過(guò)期的緩存連接
這兒只列出了部分的可能測(cè)試，但是從這個(gè)列表我們可以看出單元測(cè)試的粒度。一個(gè)單元測(cè)試基本是以一個(gè)對(duì)象的明確特性為基礎(chǔ)，單元測(cè)試的過(guò)程應(yīng)該限定在一個(gè)明確的線程范圍內(nèi)。根據(jù)上面所述，一個(gè)單元測(cè)試的測(cè)試過(guò)程非常類似于一個(gè) Use Case 的定義，但是單元測(cè)試的粒度一般來(lái)說(shuō)比 Use Case 的定義要小，這點(diǎn)是容易理解的，因?yàn)?Use Case 是以單獨(dú)的事務(wù)單元為基礎(chǔ)的，而單元測(cè)試是以一組聚合性很強(qiáng)的對(duì)象的特定特征為基礎(chǔ)的，一般而言一個(gè)事務(wù)中會(huì)利用許多的系統(tǒng)特征來(lái)完成具體的軟件需求。
從上面的分析我們可以得出，測(cè)試單元應(yīng)該以一個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)的轉(zhuǎn)換為基本編寫(xiě)單元。一個(gè)軟件系統(tǒng)和一輛設(shè)計(jì)好的汽車(chē)一樣，系統(tǒng)的狀態(tài)是由同一時(shí)刻時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)分立的部件的狀態(tài)決定的，因此為了確定一個(gè)系統(tǒng)終的行為符合我們起始的要求，我們首先需要保證系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)部分的狀態(tài)會(huì)符合我們的設(shè)計(jì)要求，所以我們的測(cè)試單元的重點(diǎn)應(yīng)該放在確定對(duì)象的狀態(tài)變換上。
然而需要注意的并不是所有的對(duì)象組特征都需要被編寫(xiě)成獨(dú)立的測(cè)試單元，如何在對(duì)象組特征里篩選有價(jià)值的測(cè)試單元的原則在 JUnitTest Infected: Programmers Love Writing Tests 一文中得到了正確的描述，你應(yīng)該在有可能引入錯(cuò)誤的地方引入測(cè)試單元，通常這些地方存在于有特定邊界條件、復(fù)雜算法以及需求變動(dòng)比較頻繁的代碼邏輯中。除了這些特性需要被編寫(xiě)成獨(dú)立的測(cè)試單元外，還有一些邊界條件比較復(fù)雜的對(duì)象方法也應(yīng)該被編寫(xiě)成獨(dú)立的測(cè)試單元，這部分單元測(cè)試已經(jīng)在 Junit 文檔中被較好的描述和解釋過(guò)了。
在基本確定了需要編寫(xiě)的單元測(cè)試，我們還應(yīng)該問(wèn)自己：編寫(xiě)好了這些測(cè)試，我們是否可以有把握地告訴自己，如果代碼通過(guò)了這些單元測(cè)試，我們能認(rèn)定程序的運(yùn)行是正確的，符合需求的。如果我們不能非常的確定，應(yīng)該看看是否還有遺漏的需要編寫(xiě)的單元測(cè)試或者重新審視我們對(duì)軟件需求的理解。通常來(lái)說(shuō)，在開(kāi)始使用單元測(cè)試的時(shí)候，更多的單元測(cè)試總是沒(méi)有錯(cuò)的。
一旦我們確定了需要被編寫(xiě)的測(cè)試單元，接下來(lái)應(yīng)該
3. 如何編寫(xiě)單元測(cè)試
在 XP 下強(qiáng)調(diào)單元測(cè)試必須由類包的編寫(xiě)者負(fù)責(zé)編寫(xiě)，這個(gè)限定對(duì)于我們?cè)O(shè)定的測(cè)試目標(biāo)是必須的。因?yàn)橹挥羞@樣，測(cè)試才能保證對(duì)象的運(yùn)行時(shí)態(tài)行為符合需求，而僅通過(guò)類接口的測(cè)試，我們只能確保對(duì)象符合靜態(tài)約束，因此這要求我們?cè)跍y(cè)試的過(guò)程中，必須開(kāi)放一定的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者針對(duì)特定的運(yùn)行行為建立適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)記錄，并把這些數(shù)據(jù)暴露給特定的測(cè)試單元。這也是說(shuō)我們?cè)诰帉?xiě)單元測(cè)試時(shí)必須對(duì)相應(yīng)的類包進(jìn)行修改，這樣的修改也發(fā)生在我們以前使用的測(cè)試方法中，因此以前的測(cè)試標(biāo)記及其他一些測(cè)試技巧仍然可以在 Junit 測(cè)試中改進(jìn)使用。
由于單元測(cè)試的總體目標(biāo)是負(fù)責(zé)我們的軟件在運(yùn)行過(guò)程中的正確無(wú)誤，因此在我們對(duì)一個(gè)對(duì)象編寫(xiě)單元測(cè)試的時(shí)候，我們不但需要保證類的靜態(tài)約束符合我們的設(shè)計(jì)意圖，而且需要保證對(duì)象在特定的條件下的運(yùn)行狀態(tài)符合我們的預(yù)先設(shè)定。還是拿數(shù)據(jù)庫(kù)緩沖池的例子說(shuō)明，一個(gè)緩沖池暴露給其他對(duì)象的是一組使用接口，其中包括對(duì)池的參數(shù)設(shè)定、池的初始化、池的銷毀、從這個(gè)池里獲得一個(gè)數(shù)據(jù)連接以及釋放連接到池中，對(duì)其他對(duì)象而言隨著各種條件的觸發(fā)而引起池的內(nèi)部狀態(tài)的變化是不需要知道的，這一點(diǎn)也是符合封裝原理的。但是池對(duì)象的狀態(tài)變化，譬如：緩存的連接數(shù)在某些條件下會(huì)增長(zhǎng)，一個(gè)連接在足夠長(zhǎng)的運(yùn)行后需要被徹底釋放從而使池的連接被更新等等，雖然外部對(duì)象不需要明確，但是卻是程序運(yùn)行正確的保證，所以我們的單元測(cè)試必須保證這些內(nèi)部邏輯被正確的運(yùn)行。
編譯語(yǔ)言的測(cè)試和調(diào)試是很難對(duì)運(yùn)行的邏輯過(guò)程進(jìn)行跟蹤的，但是我們知道，無(wú)論邏輯怎么運(yùn)行，如果狀態(tài)的轉(zhuǎn)換符合我們的行為設(shè)定，那驗(yàn)證結(jié)果顯然是正確的，因此在對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行單元測(cè)試的時(shí)候，我們需要對(duì)多數(shù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析和對(duì)照，從而驗(yàn)證對(duì)象的行為。狀態(tài)是通過(guò)一系列的狀態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)描述的，因此編寫(xiě)單元測(cè)試首先分析出狀態(tài)的變化過(guò)程（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖對(duì)這個(gè)過(guò)程的描述非常清晰），然后根據(jù)狀態(tài)的定義確定分析的狀態(tài)數(shù)據(jù)，后是提供這些內(nèi)部的狀態(tài)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。在數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的例子中，我們對(duì)池實(shí)現(xiàn)的對(duì)象 DefaultConnectionProxy 的狀態(tài)變換進(jìn)行分析后，我們決定把表征狀態(tài)的 OracleConnectionCacheImpl 對(duì)象公開(kāi)給測(cè)試類。參見(jiàn)示例一
示例一
/**
* 這個(gè)類簡(jiǎn)單的包裝了 oracle 對(duì)數(shù)據(jù)連接緩沖池的實(shí)現(xiàn)。
*
*/
public class DefaultConnectionProxy extends ConnectionProxy {
private static final String name = "Default Connection Proxy";
private static final String description =
"這個(gè)類簡(jiǎn)單的包裝了 oracle 對(duì)數(shù)據(jù)連接緩沖池的實(shí)現(xiàn)。";
private static final String author = "Ion-Global.com";
private static final int major_version = 0;
private static final int minor_version = 9;
private static final boolean pooled = true;
private ConnectionBroker connectionBroker = null;
private Properties props;
private Properties propDescriptions;
private Object initLock = new Object();
// Test Code Begin...
/* 為了能夠了解對(duì)象的狀態(tài)變化，因此需要把表征對(duì)象內(nèi)部狀態(tài)變化的部分私有變量提
供公共的訪問(wèn)接口（或者提供讓同一個(gè)類包的訪問(wèn)接口），以便使測(cè)試單元可以有效地
判斷對(duì)象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，在本示例中對(duì)包裝的 OracleConnectionCacheImpl 對(duì)象提供訪問(wèn)
接口。
*/
OracleConnectionCacheImpl getConnectionCache() {
if (connectionBroker == null) {
throw new IllegalStateException("You need start the server first.");
}
return connectionBroker.getConnectionCache();
}
// Test Code End...
