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2006 年 6 月 27 日
Java ? 社区在推进自动单元测试方面已经做了一项激动人心的工作。越来越多的开放源码框架支持在构建项目的同时构建自动测试套件。Spring framework、JUnit、TestNG 和其他几个框架的一些或全部灵感都来自自动测试的思想。尽管如此，一些非 Java 语言和框架具有更多的测试动机、更合适的测试工具和更统一的测试视角。通过观察其他框架的测试方式，可以改进 Java 语言中的测试方式，甚至使用更合适的语言来测试 Java 代码。这篇文章是关于在 Ruby on Rails 上进行测试的两篇文章中的第一篇，将介绍 Rails 单元测试的方式。
捕获 bug
我还记得当我第一次得到自动测试的 bug 时的情况。在一次大会上，当我做完叫做 Bitter Java 的演讲之后，Mike Clark（Java 社区的自动测试大师，性能调整工具 JUnitPerf 的作者（请参阅 参考资料），现在是 Ruby on Rails 专家）走近我。Mike 告诉我有一种方法可以通过自动测试改进我的演讲。在那次大会的剩余时间里，我跟着他四处走，看到了我能看到的尽可能多的他的测试会议。我开始使用他推荐的技术，并对把红条（代表测试失败）变成绿条（代表测试通过）上了瘾。自动测试改变了我思考软件开发的方式。
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关于本系列
在 跨越边界 系列中，作者 Bruce Tate 提出了这样一个观点：如今的 Java 程序员可以通过学习其他方法和语言得到很好的其他思路。自从 Java 明显成为所有开发项目的最佳选择以来编程前景已经改变。其他的框架正影响构建 Java 框架的方式，从其他语言学到的概念可以影响您的 Java 编程。您编写的 Python（或 Ruby、Smalltalk ... ）代码可以改变您处理 Java 编码的方式。
本系列为您介绍与 Java 开发根本不同，但也可以直接应用于 Java 开发的编程概念和技术。在一些例子中，需要对技术进行集成以利用它。在另外一些例子中，您将能够直接应用这些概念。单独的工具不及其他语言和框架能够影响 Java 社区中的开发人员、框架甚至基本方法的思想那么重要。
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Java 社区绝对有自动测试的 bug。坦白地说，我们别无选择。竞争压力迫使许多公司编写越来越多的代码，而测试人员越来越少，同时每个开发人员的又必须有更高的生产率。如果不进行自动测试，得到测试的内容就会更少，面对现代应用程序不断增长的复杂性，较少的测试不是一个可行的选择方案。
在过去十年中，我们已经看到了对测试工具和技术的研究。JUnit 和 TestNG 都是支持自动单元测试的优秀工具，而且由日常的开发人员所驱动。Selenium 是改进集成和功能测试的工具。一套称作敏捷技术 的新开发过程告诉人们要更加重视自动测试，不要太多地依赖正式的设计工具，将它们作为提高质量的惟一工具。Java 社区已经走了很长的路。 (请参阅 参考资料，获得这里讨论的工具与技术的附加信息。)
其他编程社区也有 bug 工具， 其中一些社区使用的自动测试要比 Java 开发人员还有多，他们使用自动测试经验有完全不同的原因：
- Smalltalk 程序员使用自动测试已经几乎有 30 年的时间了，所以通过动态类型化语言使用的一些技术更加先进。
- 集成框架的开发人员的优势是了解框架元素的结构和组合。有些框架，例如 Ruby on Rails，能够生成测试用例，而且在默认情况下提供测试特性。
- 具有高级元编程（metaprogramming）能力的语言，例如 Ruby and Lisp，允许使用其他语言不支持的一些测试技巧，例如更容易访问 mock 对象。
在这一篇和下一篇文章中，将全面理解在 Ruby on Rails 集成开发框架中的测试方式。第 1 部分侧重于测试模型对象，并提供一些从 Rails 获得启发的策略，可以用这些策略使 Java 单元测试更有效。第 2 部分把更多时间花在功能测试和集成测试上。作为 Java 程序员，您对一些概念可能比较熟悉，特别是在测试的时候，而其他一些概念可以拓展您的理解。
补漏
在这个系列的 前一期 中，了解了动态类型化会带来某些 bug 种类，静态类型化语言将在编译时捕捉到这些 bug。清单 1 的 Ruby 代码片段包含四个不同的 bug，这四个 bug 在运行时之前都不会显露出来：
清单 1. 带 bug 的 Ruby 代码
position = "2" #string, where a number was intended
position = positoin + 4 #position is misspelled, evaluates to 0
puts "The position is:" +
position.to_string #The method should be to_s
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如果编译器能够捕捉 bug，那么这类 bug 解决起来是小菜一碟，但是如果依赖解释器，那么管理这些 bug 就困难得多。为了处理这些微妙的错误，动态语言的用户长期以来一直依赖于自动测试。在进行测试的时候，比起其他语言，动态语言及其集成环境在一般意义和特殊意义上都具有显著的优势：
- 语言更简洁。测试基本上是脚本编程，许多最好的脚本语言都是动态类型化的。
- 集成环境支持的假设可以让集成测试更容易，也可能更强大。在 Rails 环境中将看到一些示例。
- 动态语言允许使用更松散的耦合，使一些测试格式更容易实现。
在了解动态语言开发人员为什么这么热衷于测试之后，现在是构建一个需要一些真正测试的实际应用程序的时候了。
构建一个快速 Rails 应用程序
为了进展得快些，我采用了一个保存山地摩托车路线数据库的 Rails 应用程序。我将模型的几个测试放在一起。如果想和我一起编写代码，那么所有需要的工具就是一个数据库引擎（我使用的是 MySQL）和 Ruby on Rails 1.1 或更新版本（请参阅 参考资料）。第一步是创建 Rails 项目。在命令提示符下输入 rails trails 命令，清单 2 显示了命令和结果：
清单 2. 构建 Rails 应用程序
> rails trails
create
create app/controllers
create app/helpers
create app/models
create app/views/layouts
...partial results deleted...
create test/fixtures
create test/functional
create test/integration
create test/mocks/development
create test/mocks/test
create test/unit
create test/test_helper.rb
...partial results deleted...
create config/environment.rb
create config/environments/production.rb
create config/environments/development.rb
create config/environments/test.rb
...partial results deleted...
create log/server.log
create log/production.log
create log/development.log
create log/test.log
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Rails 除了生成空项目什么都没做，但是可以看到它正在为您工作。清单 2 创建的目录中包含：
- 应用程序目录，包括模型、视图和控制器的子目录
- 单元测试、功能测试和集成测试的测试目录
- 为测试而明确创建的环境
- 测试用例结果的日志
因为 Rails 是一个集成环境，所以它可以假设组织测试框架的最佳方式。Rails 也能生成默认测试用例，后面将会看到。
现在要通过迁移创建数据库表，然后用数据库表创建新数据库。请键入 cd trails 进入 trails 目录。然后生成一个模型和迁移（migration），如清单 3 所示：
清单 3. 生成一个模型和迁移
> script/generate model Trail
exists app/models/
exists test/unit/
exists test/fixtures/
create app/models/trail.rb
create test/unit/trail_test.rb
create test/fixtures/trails.yml
create db/migrate
create db/migrate/001_create_trails.rb
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注意，如果使用 Windows，就必须在命令前加上 Ruby，这样命令就变成了 ruby script/generate model Trail。
如清单 3 所示，Rails 环境不仅创建了模型，还创建了迁移、测试用例和测试 fixture。稍后将看到 fixture 和测试的更多内容。迁移让 Rails 开发人员可以在整个开发过程中处理数据库表中不可避免的更改（请参阅 跨越边界：研究活动记录）。请编辑您的迁移（在 001_create_trails.rb 中），以添加需要的列，如清单 4 所示：
清单 4. 添加列
class CreateTrails < ActiveRecord::Migration
def self.up
create_table :trails do |t|
t.column :name, :string
t.column :description, :text
t.column :difficulty, :string
end
end
def self.down
drop_table :trails
end
end
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您需要创建和配置两个数据库：trails_test 和 trails_development。如果想把这个代码投入生产，那么还需要创建第三个数据库 trails_production，但是现在可以跳过这一步。请用数据库管理器创建数据库。我使用的是 MySQL：
清单 5. 创建开发和测试数据库
mysql> create database trails_development;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
mysql> create database trails_test;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
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然后编辑 config/database.yml 中的配置，以反映数据库的优先选择。我的配置看起来像这样：
清单 6. 将数据库适配器添加到配置中
development:
adapter: mysql
database: trails_development
username: root
password:
host: localhost
test:
adapter: mysql
database: trails_test
username: root
password:
host: localhost
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现在可以运行迁移，然后把应用程序剩下的部分搭建（scaffold）在一起：
清单 7. 迁移和搭建
> rake migrate
...results deleted...
> script/generate scaffold Trail Trails
...results deleted...
create app/views/trails
...results deleted...
create app/views/trails/_form.rhtml
create app/views/trails/list.rhtml
create app/views/trails/show.rhtml
create app/views/trails/new.rhtml
create app/views/trails/edit.rhtml
create app/controllers/trails_controller.rb
create test/functional/trails_controller_test.rb
...results deleted...
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再次注意，Rails 已经为您创建了测试用例。框架不仅为这个简单的小程序生成了视图和控制器，而且还生成了有助于测试用户界面的功能性测试。
对 Rails 应用程序进行单元测试
现在是运行一些测试的时候了。请看第一个测试，它已经在 test/unit/trail_test.rb 中写好了：
清单 8. 第一个测试
require File.dirname(__FILE__) + ‘/../test_helper‘
class TrailTest < Test::Unit::TestCase
fixtures :trails
# Replace this with your real tests.
def test_truth
assert true
end
end
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确实，这个测试用例算不了什么，但您可以从中看出如何构架测试代码，而且自己的测试用例的模板也已经就位。请运行测试，如清单 9 所示（包括结果）：
清单 9. 运行第一个测试
> ruby test/unit/trail_test.rb
Loaded suite test/unit/trail_test
Started
EE
Finished in 0.027314 seconds.
1) Error:
test_truth(TrailTest):
ActiveRecord::StatementInvalid: Mysql::Error: #42S02Table
‘trails_test.trails‘ doesn‘t exist: DELETE FROM trails
...results deleted...
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测试用例失败，但是请看输出。第一行执行测试。第三行 EE 显示测试的结果。如果测试用例通过，会得到 “.” 字符。如果测试用例产生错误，会看到 E。如果某个断言不是 true，那么将看到 F。接下来，可以看到所请求的全部测试都将完成，以及完成这些测试需要的时间。最后，将看到每个失败的详细原因。在这个示例中没有表，这是有一定原因的，因为在测试数据库中还没有创建任何表。通过将开发方案复制到测试环境，再重新运行测试，可以修复错误，如清单 10 所示：
清单 10. 复制方案，重新运行测试
> rake clone_schema_to_test (in /Users/batate/rails/trails)
> ruby test/unit/trail_test.rb
Loaded suite test/unit/trail_test
Started
.
Finished in 0.038578 seconds.
1 tests, 1 assertions, 0 failures, 0 errors
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这样更好。但是测试还是太简单，所以是构建一个真正的测试用例的时候了。请添加下面这个新测试用例 test_truth，如清单 11 所示：
清单 11. 添加测试用例
def test_truth
assert true
end
def test_new
trails = Trail.find_all
Trail.new do |trail|
trail.name = "Barton Creek"
trail.description = "A little water in the Spring. You‘ll get wet."
trail.difficulty = "medium"
trail.save
end
bc = Trail.find_by_name("Barton Creek")
assert_equal "medium", bc.difficulty
assert_equal trails.size + 1, Trail.find_all.size
end
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这个代码惊人的紧凑。只需要键入上述代码以及两个断言，就可以操纵持久模型。这种经济的投入正是脚本语言在其他环境中如此流行的原因。测试也是需要经济投入的地方。
现在可以运行测试用例，您将看到两个新断言显示在测试报告中。使用 Ruby 时，只需保存并编译测试即可。清单 12 显示了测试运行的结果：
清单 12. 测试结果
> ruby test/unit/trail_test.rb
Loaded suite test/unit/trail_test
Started
.
Finished in 0.038578 seconds.
1 tests, 1 assertions, 0 failures, 0 errors
bruce-tates-computer:~/rails/trails batate$ ruby test/unit/trail_test.rb
Loaded suite test/unit/trail_test
Started
..
Finished in 0.182043 seconds.
2 tests, 3 assertions, 0 failures, 0 errors
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Fixture 和回滚
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Java mock 对象
在解决测试数据库支持代码的困扰时，Java 开发人员经常使用 mock 对象而不是实际的数据库代码。Mock 对象设置起来比较难，通常难于理解，而且对于在数据库环境中工作的代码，也无法提供良好的理解。Ruby on Rails 支持不同的方式。
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有三个问题影响了对数据库支持代码的测试。它们都与两个特性有关：性能和重复性。与内存中的操作相比较，数据库调用的性能是非常低的。如果测试运行需要太长时间，那么您可能就不想运行它们了。另一个问题是一个测试用例对另一个测试用例的影响。因为数据库调用在性质上是持续的，所以要把一个测试在数据库中的变化与另一个数据库中的隔离开。最后的问题是前两个问题的组合。为了让数据库测试用例可重复而增加设置和拆卸的负担时（为每个新的测试用例添加记录、运行测试并删除这些记录），带来的开销可能是让人无法接受的。与这种开销相比，测试用例开销简直是小巫见大巫。
Ruby on Rails 用 fixture 和事务回滚来帮助解决这些问题。在 Rails 中，一个 fixture 就是一个包含测试用例数据的文件。在创建这个简单应用程序时，同时还创建了一个开发数据库和一个测试数据库。创建开发数据库是很正常的；但是您可能不想让生产代码和开发环境共享同一个数据库。而创建测试数据库因为另一个原因也很重要。每个测试都在测试用例开始时装入 fixture 中的测试数据。然后，测试用例对数据库进行修改，并测试这些修改的结果。最后，Rails 回滚这些变化，将数据库返回到测试方法运行之前的状态。
现在要制作一个测试 fixture 并为它编写一个测试。请编辑 test/fixtures/trails.yml 文件，添加一个记录，如清单 13 所示：
清单 13. 添加记录
first:
id: 1
name: "Emma Long"
description: "A real bike breaker."
difficulty: "hard"
another:
id: 2
name: "Bear Creek"
description: "Too many downed trees."
difficulty: "easy"
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清单 13 使用叫做 YAML 的语言，这个语言描述结构化的数据（请参阅 参考资料）。此文件对空格很敏感，所以该当用空格代替制表符并完全按原样键入数据项时，请确保删除了所有尾部空格。
同样，还要把这个测试用例添加到 trails_test.rb 中：
def test_find
assert_equal "Emma Long", Trail.find(1).name
assert_equal "easy", Trail.find(2).difficulty
end
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同样，可以用 5 个 passing 断言运行这些测试。如果您愿意，还可以按名称引用每个 fixture。例如，要根据名为 first 的 fixture 来创建对象，可以使用 Ruby 代码 trails[:first]。让 fixture 对所有测试用例或只对需要它们的测试用例可用，这极大地简化了创建或毁坏数据库数据所需要的代码。
在 Java 编程中测试
知道了测试在其他语言中如何发生，就可以改进在 Java 平台上进行测试的方式。具体地说，使用这些想法中的一项或多项可以对测试产生显著而直接的影响：
- 可以把测试用例的生成添加到任何现有代码生成当中。Ruby on Rails 通过在默认情况下创建一些简单的测试用例来取得了巨大优势，您也可以这么做。
- 可以用事务-回滚技术让数据支持的测试运行得更快。Spring 框架有一些现有的拦截器，可以让这项技术易于使用。
- 实际上可以用动态语言驱动测试。Jython、Ruby 和 Groovy 是三个实际可能。
如果觉得愿意采用其他语言进行测试，那么可以使用某种 JVM 语言，例如 JRuby（请参阅 参考资料）。JRuby 还没有高级到可以运行 Ruby on Rails，但是它是 Java 应用程序卓越的测试平台。只是作为尝试，JRuby 的开发人员 Charles O‘Nutter 提供了以下测试 EJB 的示例：
清单 14. 用 JRuby 测试 EJB 组件
require ‘test/unit‘
require ‘java‘
include_class "my.pkg.EJBHomeFactory"
class TestMyBean < Test::Unit::TestCase
def test_finder
wh = EJBHomeFactory.widget_home
w = wh.find_by_color("blue")
assert_not_nil(w)
end
def test_widget
wh = EJBHomeFactory.widget_home
w = wh.find_by_name ("superWidget")
assert_equal("blue", w.color)
assert_equal(14, w.id)
end
end
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可以看到，用 Ruby 编写执行 Java 代码的测试用例实际上非常容易。在这个示例中，Ruby 代码发现一个 EJB 组件，并为用户返回的 bean 提供了一些断言。测试用例当然比多数 Java 测试都容易，使用 Ruby 编写测试用例是一个获得更高的生产率和速率的一种好方法。我还看到针对 Jython 或 Groovy 的类似策略（请参阅 参考资料）。
第 2 部分将进一步深入查看 Rails 的测试，包括运行更高层次测试（叫做功能测试和集成测试）的代码。
参考资料
学习
获得产品和技术
关于作者
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Bruce Tate 居住在德克萨斯州的首府奥斯汀，他是一位父亲，同时也是山地车手和皮艇手。他是三本 Java 畅销书的作者，包括荣获 Jolt 大奖的 Better, Faster, Lighter Java。最近他又出版了 Beyond Java 一书。他在 IBM 工作了 13 年，现在是 RapidRed 顾问公司 的创始人，在这里他潜心研究基于 Java 技术和 Ruby on Rails 的轻量级开发策略和架构。
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