概述

TDD(Test-driven development) 测试驱动开发，简单点说就是编写测试，再编写代码。这是首要一条，不可动摇的一条，先写代码后写测试的都是假TDD。

测试驱动开发可以分为三个周期，周而复始，红灯-绿灯-重构。由以下几个步骤构成：

1. 编写测试
2. 运行所有测试
3. 编写代码
4. 运行所有测试
5. 重构
6. 运行所有测试

一开始编写测试，肯定通不过，红灯状态，进行代码编写，然后运行测试，测试通不过，测试通过，即变成绿灯。

测试不通过，或者需要重构代码，再次运行所有测试代码...

接下来通过一个简单的，一个RESTful请求的Spring boot web项目，演示和说明TDD的过程。

这个功能大致是这样的，一个simple元素有id和desc两个属性

用户发送GET请求http接口 http://localhost:8080/simples 返回所有的simple元素的json数组

1 技术工具

1. JDK8+
2. Spring Boot 2.1+
3. maven or Gradle
4. JPA
5. JUnit 5+
6. Mockito
7. Hamcrest

一个常见的RESTful请求处理的MVC架构：

1. 用户访问http url
2. 通过Controller层接口
3. Controller层调用Service的实现
4. Service接口通过Repsoitory层访问数据库，并最终返回数据给用户

2 构建Spring Boot工程

构建一个Spring Boot Maven工程，并添加所需的依赖

参考依赖如下

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <spring-boot.version>2.3.7.RELEASE</spring-boot.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.h2database</groupId>
            <artifactId>h2</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
    </dependencies>
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

3 开始编写测试和代码

1 Controller

首先编写测试Controller层的测试，test代码区创建一个测试类，SimpleControllerTest

添加两个注解 @ExtendWith和@WebMvcTest。

然后添加一个MockMvc对象，用来模拟mvc的请求。单元测试中，每个模块应当独立的测试，实际调用链中，Controller依赖Service层，因为当前测的是Controller层，对于Service层的代码则进行mock,这可以使用一个注解

@MockBean

整个代码如下

@ExtendWith({SpringExtension.class})
@WebMvcTest
public class SimpleControllerTest {

    @Autowired
    MockMvc mockMvc;

    @MockBean
    private SimpleService simpleService;

}

SimpleService不存在，编译不通过，红灯，则创建它。

如是创建一个SimpleService作为Service层的Spring bean。

@Service
public class SimpleService {

}

然后编写请求/simples http请求的测试代码

    @Test
    void testFindAllSimples() throws Exception {
        List<Simple> simpleList = new ArrayList<>();
        simpleList.add(new Simple(1L,"one"));
        simpleList.add(new Simple(2L,"two"));
        when(simpleService.findAll()).thenReturn(simpleList);

        mockMvc.perform(MockMvcRequestBuilders.get("/simples")
                .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)).andExpect(jsonPath("#34;, hasSize(2))).andDo(print());
    }

when then结构来自Mockito框架，when表示了执行的条件，then用于执行验证，这里的操作对simpleService.findAll方法结果进行了mock,这里 在这一层不需关心的simpleService的真实实现。后面perform方法 mock了 /simples的请求。

这里报错，红灯，接下来编写Simple类的实现。

@Entity
public class Simple {
    private Long id;
    private String desc;
    
    public Simple(String desc) {
        this.desc = desc;
    }
    
}

因为simpleService.findAll方法未定义，所以还是报错的，红灯。接下来保持简单，给SimpleService创建一个findAll方法。

    public List<Simple> findAll() {
        return new ArrayList<>();
    }

编译问题都解决了，下面开始运行测试代码。

报错，

java.lang.AssertionError: No value at JSON path “$”

还是红灯，这是因为我们mock的perform 没有存在。接下来创建一个SimpleController类作为RestController，并编写/simples请求的接口。

@RestController
public class SimpleController {

    @Autowired
    private SimpleService simpleService;

    @GetMapping("/simples")
    public ResponseEntity<List<Simple>> getAllSimples() {
        return new ResponseEntity<>(simpleService.findAll(), HttpStatus.OK);

    }
}

再次运行测试用例，测试都通过了，绿灯。

2 Service

接下来让我们关注Service层的代码测试，test代码区创建一个SimpleServiceTest类。该类对下一层Repository依赖，同样的，创建一个Repository的mock对象。

@SpringBootTest
public class SimpleServiceTest {

    @MockBean
    private SimpleRepository simpleRepository;

}

编译报错，红灯，需要创建一个SimpleRepository。

@Repository
public interface SimpleRepository extends JpaRepository<Simple,Long> {
}

以上，创建SimpleRepository作为实体Simple类对象的JPA存储服务。

编写测试代码

    @Test
    void testFindAll() {
        Simple simple = new Simple("one");
        simpleRepository.save(simple);
        SimpleService simpleService = new SimpleService(simpleRepository);
        List<Simple> simples = simpleService.findAll();
        Simple entity = simples.get(simples.size() - 1);
        assertEquals(simple.getDesc(),entity.getDesc());
        assertEquals(simple.getId(),entity.getId());
    }

继续解决编译报错的问题，SimpleService没有构造方法。添加Repository 并注入bean。

@Service
public class SimpleService {

    private SimpleRepository simpleRepository;



    public SimpleService(SimpleRepository simpleRepository) {
        this.simpleRepository = simpleRepository;
    }

    public List<Simple> findAll() {
        return new ArrayList<>();
    }
}

这里插播一个题外话，为啥Spring推荐通过构造方法的方式注入bean, 方便编写可测试代码是个重要原因。

运行测试用例，会继续报错，这里是因为JPA hibernate没有和实体类对象交互，需要添加主键注解，默认构造函数 getter/setter 重新编写实体类的代码。

@Entity
public class Simple {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String desc;

    public Simple() {
    }

    public Simple(String desc) {
        this.desc = desc;
    }

   // 省略 getter/setter ...
   

}

修改完毕之后 运行测试用例 依然失败，findAll方法测试未通过，修改SimpleService的findAll方法，调用 jpa repository的findAll方法

    public List<Simple> findAll() {
        return simpleRepository.findAll();
    }

现在再次运行测试用例，测试通过。

3 Repository

前面已经通过了TDD去实现Controller层和Service层的代码，理论上Repository实现了JPA的接口，我们没有做任何代码的编写，应该不需要进行测试，但是我们不确定数据是否通过数据库进行了存储和查询。为了保证数据库存储，将真正的JPA respoitory实例注入的Service对象中。修改@MockBean 为@Autowired。

@SpringBootTest
public class SimpleServiceTest {

    @Autowired
    private SimpleRepository simpleRepository;

    @Test
    void testFindAll() {
        Simple simple = new Simple("one");
        simpleRepository.save(simple);
        SimpleService simpleService = new SimpleService(simpleRepository);
        List<Simple> simpleEntities = simpleService.findAll();
        Simple entity = simpleEntities.get(simpleEntities.size() - 1);
        assertEquals(simple.getDesc(),entity.getDesc());
        assertEquals(simple.getId(),entity.getId());
    }
}

创建H2 database配置。

classpath下 创建schema.sql和data.sql,创建表和插入一点数据。

#************H2  Begin****************
#创建表的MySql语句位置
spring.datasource.schema=classpath:schema.sql
#插入数据的MySql语句的位置
spring.datasource.data=classpath:data.sql
# 禁止自动根据entity创建表结构，表结构由schema.sql控制
spring.jpa.hibernate.ddl-auto=none

spring.jpa.show-sql=true

schema.sql

DROP TABLE IF EXISTS simple;

CREATE TABLE `simple` (
 id  BIGINT(20) auto_increment,
 desc varchar(255)
);

data.sql

INSERT INTO `simple`(`desc`) VALUES ('test1');
INSERT INTO `simple`(`desc`) VALUES ('test2');

继续运行测试用例，所有用例都测试通过，浏览器直接访问localhost:8080/simples

返回data.sql插入的数据

[
    {
		"id": 1,
		"desc": "test1"
	},
	{
		"id": 2,
		"desc": "test2"
	}
]

4 总结

以上是一个完整的TDD开发流程的演示，每一个模块的测试具备独立性，当前模块中，可以mock其他模块的数据。关于测试用例的结构，遵循的是AAA模式。

1. Arrange： 单元测试的第一步，需要进行必要的测试设置，譬如创建目标类对象，必要时，创建mock对象和其他变量初始化等等
2. Action: 调用要测试的目标方法
3. Assert: 单元测试的最后异步，检查并验证结果与预期的结果是否一致。

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