學透Spring Boot — 011. 一篇文章學會Spring Test

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這是學透Spring Boot的第11篇文章。更多系列文章請關注 CSDN postnull 用戶的專欄

文章目錄

  • 系列文章目錄
  • Spring Test的依賴
  • Spring Test的核心功能
  • `@SpringBootTest` 加載Spring上下文
    • 依賴注入有問題時
    • Spring配置有問題時
  • `@WebMvcTest` 測試Web層（Controller）
    • MockMvc
    • 更多場景
    • Mock 和 Spy
  • @RestClientTest 測試 RestClient
    • 簡單測試
    • MockRestServiceServer 的工作原理
  • @DataJpaTest 測試JPA
    • 簡單使用
    • 原理

前一篇文章，我們介紹了UT、TDD、Mock、Spring Test等概念，本文我們重點來學習一下Spring Test。

Spring Test的依賴

我們要使用Spring Test 第一步要做的事情就是在pom.xml中引入Spring Boot Test的依賴
在這里插入圖片描述
然后會自動關聯相關的依賴
在這里插入圖片描述
這些被關聯進來的包，也就是Spring Test框架使用到的組件（可能是直接使用，也可能是間接使用到的，比如jsonPath就是間接使用, MockMvc封裝了jsonPath）。

組件的具體使用方法，請點擊下面組件的鏈接。

  • JUnit 5: 底層真正使用到單元測試框架.
    在這里插入圖片描述

  • Spring Test & Spring Boot Test: Spring Test的核心，提供了各種測試工具（類和注解）
    在這里插入圖片描述

  • AssertJ: 流式斷言
    在這里插入圖片描述

  • Hamcrest: 用來匹配對象
    在這里插入圖片描述

  • Mockito: Java Mock框架
    在這里插入圖片描述

  • JSONassert: 可以比較json的內容，而不是字符串匹配
    在這里插入圖片描述

  • JsonPath: JSON內容檢測
    在這里插入圖片描述

Spring Test的核心功能

Spring Test 提供了以下核心功能：

  1. @SpringBootTest：用于加載整個 Spring Boot 應用上下文
  2. @ContextConfiguration：用于加載特定的 Spring 配置。
  3. @MockBean 和 @SpyBean：用于模擬 Spring Bean。
  4. TestRestTemplate：用于測試 REST API。
  5. WebTestClient：用于測試 WebFlux 應用。
  6. @DataJpaTest：用來測試JAP 數據庫持久層的代碼
  7. @WebMvcTest：用來測試MVC層

Spring Test 會自動配置各種組件，類似Spring Boot的自動配置，自動配置模塊是 spring-boot-test-autoconfigure。

每一種測試場景都是分別使用自己的注解，注解格式都是 @…?Test，他們的自動配置類都是 @AutoConfigure…? 格式

測試模塊注解自動配置類
測試Controller層@WebMvcTestMockMvcAutoConfiguration
測試JPA@DataJpaTestAutoConfigureTestDatabase
測試Spring容器@SpringBootTest
測試RestClient@RestClientTestMockRestServiceServerAutoConfiguration

@SpringBootTest 加載Spring上下文

一個SpringBoot應用，就是一個Spring ApplicationContext（以前我們學習Spring容器時了解過的BeanFactory等各種層級的Spring容器）。

因為是Spring應用，所以我們需要加載完整的Spring Boot應用上下文，用來集成測試，包括我們的依賴正不正確，配置有沒有問題。

當然你也可以直接啟動 Spring Boot應用，但是那樣太麻煩（因為可能你的微服務依賴了一大堆外部系統，比如數據庫、ES等等）。

這時候我們只需要用注解@SpringBootTest 來加載Spring的上下文，快速驗證。
比如，正常情況，我們的測試用例可以通過。

@SpringBootTest
public class JoeApplicationTest {@Autowiredprivate JoeLabApplication applicationContext;@Test@DisplayName("測試Spring應用是否能夠啟動成功")public void contextLoads() {assertNotNull(applicationContext);}
}

依賴注入有問題時

為了測試是不是真的這么強大，我們可以稍微改動一下代碼。把我們的Service層的注解去掉

//@Service
public class TnUserService {public TypiUser getUserById(Integer id){return TypiUser.builder().id(id).name("Joe").username("joe").email("joe@gmail.com").build();}
}

這樣Controller層自動注入會找不到我們的Service。

@RestController
@RequestMapping("/tn-users")
public class TnUserController {private TnUserService tnUserService;public TnUserController(TnUserService tnUserService) {this.tnUserService = tnUserService;}

以前，你需要把Spring應用啟動才能發現這個問題，但是現在只需要執行測試用例。可以看到，測試用例失敗了，因為依賴注入有問題。
在這里插入圖片描述

Spring配置有問題時

我們再換一個case，我們在test/resources下加一個配置application.properties
我們先只配置端口

server.port=6666

運行測試用例，發現報錯了。看錯誤日志。原來是因為我們的classpath下有數據庫的依賴，但是我們的Spring配置文件中沒有任何數據庫的配置造成的。

  1. 引入了數據庫JPA等依賴，就要在application.properties中配置數據庫連接，否則Spring應用啟動報錯的。
  2. test/resources下放置了application.properties，Spring Test就不會去加載src/resources下的application.properties了。

在這里插入圖片描述
我們把數據庫的配置加上

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=abc123123
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.MySQL8Dialect
spring.jpa.show-sql=true

這下，測試用例通過了。
在這里插入圖片描述
我們再測試一下，配置有問題的情況. 我們把服務器端口改成abcde

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=aaaaa
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.MySQL8Dialect
spring.jpa.show-sql=trueserver.port=abcde

看日志可以看到，Spring Test去實例化Tomcat的bean時報錯了，端口只能是數字
在這里插入圖片描述



@WebMvcTest 測試Web層（Controller）

直接使用Junit + Mockito，我們是不好測試Controller的。所以Spring Test 為我們提供了一個注解 @WebMvcTest

@WebMvcTest(TnUserController.class)
public class TnUserControllerTest {

加了這個注解的case，會自動的配置Spring MVC，并掃描Web相關的配置。比如加了@Controller, @ControllerAdvice等注解的類

但是它不會掃描@Component 和@ConfigurationProperties的Bean。
要掃描配置類，需要加上@EnableConfigurationProperties 注解
比@SpringBootTest更輕量級！只關注Web層的東西。

MockMvc

我們一般不會單獨使用這個注解，而是結合@MockBean 和 MockMvc 來測試Controller。
MockMvc 這個類可以幫助我們在不需要啟動完整的HTTP服務器的前提下，測試MVC的控制器。

所以，我們的controller的ut通常是這樣的

@WebMvcTest(TnUserController.class)
public class TnUserControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;@MockitoBeanprivate TnUserService tnUserService;@Test@DisplayName("測試成功查詢用戶的情況")public void testGetUser() throws Exception {//givenTypiUser mockUser = TypiUser.builder().id(1234).name("Joe").build();//whenwhen(tnUserService.getUserById(eq(1234))).thenReturn(mockUser);//thenmockMvc.perform(get("/tn-users/{id}", 1234)).andExpect(status().isBadRequest()).andExpect(jsonPath("$.id").value(1234)).andExpect(jsonPath("$.name").value("Joe"));}
}

jsonPath 用來解析json響應
在這里插入圖片描述

更多場景

  1. 發送Post請求
mockMvc.perform(post("/api/user").contentType(MediaType.APPLICATION_JSON).content("{\"name\": \"Alice\"}")).andExpect(status().isOk()).andExpect(jsonPath("$.message").value("User created"));
  1. 使用jsonPath解析json響應
mockMvc.perform(get("/api/user/1")).andExpect(status().isOk()).andExpect(jsonPath("$.id").value(1)).andExpect(jsonPath("$.name").value("Alice"));
  1. 請求待header和cookie
        mockMvc.perform(get("/tn-users/{id}", 1234).header("Authorization", "Bearer token123").cookie(new Cookie("token", "token123"))).andExpect(status().isOk()).andExpect(jsonPath("$.id").value(1234)).andExpect(jsonPath("$.name").value("Joe"));
  1. 獲取響應，進一步處理
MvcResult result = mockMvc.perform(get("/tn-users/{id}", 1234)).andExpect(status().isOk()).andExpect(jsonPath("$.id").value(1234)).andExpect(jsonPath("$.name").value("Joe")).andReturn();
String resp = result.getResponse().getContentAsString();
System.out.println(resp);

在這里插入圖片描述

Mock 和 Spy

Mock 和 Spy都是用來模擬一個類的行為，他們有什么區別呢？

mock用來完全替換一個類
mock是完全模擬，這個類的方法全都會被模擬，如果是void方法，什么也不做。
如果有返回值，這個方法就返回默認值，比如Integer就返回0
如果我們手動配置要返回的值，它就返回我們配置的值。

@Service
public class TnUserService {public Integer getNumber(){return 1000;}
}

    @MockBeanprivate TnUserService tnUserService;@Test@DisplayName("測試成功查詢用戶數量的情況")public void testGetNumber() throws Exception {Integer result = tnUserService.getNumber();assertEquals(result, 0);verify(tnUserService, times(1)).getNumber();}

其實還是調用了一次的！！！！

Spy則剛剛相反，如果我們不做任何配置，調用它的方法就直接執行原來的邏輯，除非我們明確要mock它的行為。

    @SpyBeanprivate TnUserService tnUserService;@Test@DisplayName("測試成功查詢用戶數量的情況")public void testGetNumber() throws Exception {Integer result = tnUserService.getNumber();assertEquals(result, 0);}

在這里插入圖片描述
稍微改一下，我們還可以驗證方法的調用次數。

    @Test@DisplayName("測試成功查詢用戶數量的情況")public void testGetNumber() throws Exception {Integer result = tnUserService.getNumber(1);assertEquals(result, 1000);verify(tnUserService, times(1)).getNumber(eq(1));}

注意@MockBean和@SpyBean都廢棄了

@Deprecated(since = "3.4.0", forRemoval = true)
@Target({ ElementType.TYPE, ElementType.FIELD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Repeatable(MockBeans.class)
public @interface MockBean {

官方推薦

Deprecated
since 3.4.0 for removal in 3.6.0 in favor of org.springframework.test.context.bean.override.mockito.MockitoBean

可以直接替換

    @MockitoBeanprivate TnUserService tnUserService;@Test@DisplayName("測試成功查詢用戶數量的情況")public void testGetNumber() throws Exception {Integer result = tnUserService.getNumber(1);assertEquals(result, 0);}

@SpyBean也一樣

Deprecated
since 3.4.0 for removal in 3.6.0 in favor of org.springframework.test.context.bean.override.mockito.MockitoSpyBean

換了后，不知道為什么報錯。
Unable to select a bean to wrap: there are no beans of type com.joe.joelab.service.TnUserService (as required by field

解決：
這是因為 @WebMvcTest 只會加載Controller 相關的 Bean，不會自動加載 @Service、@Repository 等其他組件。

顯示的引入Service類

@WebMvcTest(TnUserController.class)
@Import(TnUserService.class)
public class TnUserControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;@MockitoSpyBeanprivate TnUserService tnUserService;@Test@DisplayName("測試成功查詢用戶數量的情況")public void testGetNumber() throws Exception {Integer result = tnUserService.getNumber(1);assertEquals(result, 1000);}

為什么@SpyBean又能注入呢？

原理：使用@SpyBean 標注一個對象，其實Spring會代理這個對象。

@RestClientTest 測試 RestClient

RestClient是Spring6引入的輕量級同步HTTP客戶端
前面章節已經介紹過如何使用了

@Service
public class TypiRestClientService {private final RestClient.Builder builder;private RestClient restClient;public TypiRestClientService(RestClient.Builder builder) {this.builder = builder;}// 使用 @PostConstruct 注解在 Spring 完成構造器注入后再進行初始化@PostConstructpublic void init() {// 使用 builder 創建 RestClient 實例，進行初始化this.restClient = this.builder.baseUrl("https://jsonplaceholder.typicode.com").build();}public TypiUser getUser(Integer id) {return restClient.get().uri("/users/" + id).retrieve().body(TypiUser.class);}

簡單測試

這里我們來測試一下它

@RestClientTest
@Import(TypiRestClientService.class)
public class TypiRestClientServiceTest {@Autowiredprivate TypiRestClientService typiRestClientService;@Autowiredprivate MockRestServiceServer mockServer;@Testpublic void test(){this.mockServer.expect(requestTo("https://jsonplaceholder.typicode.com/users/1")).andRespond(withSuccess("{\"id\":1, \"name\":\"joe\"}", MediaType.APPLICATION_JSON));TypiUser user = this.typiRestClientService.getUser(1);assertEquals(1, user.getId());assertEquals("joe", user.getName());}}
  • 測試 WebClient 調用外部 REST API 的邏輯，而不會真正發出 HTTP 請求，而是通過 MockRestServiceServer 模擬服務器響應。
    • mockServer會攔截請求并返回響應
  • @RestClientTest 不會加載Service類，所以要Import

MockRestServiceServer 的工作原理

  • Spring Boot 在 @RestClientTest 里會自動配置 RestTemplate 或 RestClient：
    • RestTemplate 需要一個 ClientHttpRequestFactory 作為底層的 HTTP 客戶端。
    • MockRestServiceServer 創建了一個假的 ClientHttpRequestFactory，替換掉默認的 HTTP 處理邏輯。
  • 當 RestTemplate 發出 HTTP 請求時：
    • 由于 RestTemplate 依賴 ClientHttpRequestFactory，而這個工廠已經被 MockRestServiceServer 替換，所有的 HTTP 請求都不會真的出去，而是被攔截。
  • MockRestServiceServer 會檢查是否有匹配的 expect() 規則：
    • 如果 expect(requestTo(…)) 里定義了匹配的 URL，它就會返回你預設的響應（如 withSuccess(…)）。
    • 如果沒有匹配的規則，測試會報錯，表示請求沒有預期中的行為。

我們打個斷點，可以看到RestClient的factory已經被替換成mockserver了
在這里插入圖片描述

如果我們要看源碼
可以看自動配置類

@AutoConfiguration
@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.test.webclient.mockrestserviceserver",name = {"enabled"}
)
public class MockRestServiceServerAutoConfiguration {public MockRestServiceServerAutoConfiguration() {}@Beanpublic MockServerRestTemplateCustomizer mockServerRestTemplateCustomizer() {return new MockServerRestTemplateCustomizer();}@Beanpublic MockServerRestClientCustomizer mockServerRestClientCustomizer() {return new MockServerRestClientCustomizer();}@Beanpublic MockRestServiceServer mockRestServiceServer(MockServerRestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer, MockServerRestClientCustomizer restClientCustomizer) {try {return this.createDeferredMockRestServiceServer(restTemplateCustomizer, restClientCustomizer);} catch (Exception var4) {throw new IllegalStateException(var4);}}

我們加了這個注解

@RestClientTest
@Import(TypiRestClientService.class)
public class TypiRestClientServiceTest {

其實它是一個符合注解

@TypeExcludeFilters({RestClientTypeExcludeFilter.class})
@AutoConfigureCache
@AutoConfigureWebClient
@AutoConfigureMockRestServiceServer
@ImportAutoConfiguration
public @interface RestClientTest {

它會自動打開自動配置的開關

@PropertyMapping("spring.test.webclient.mockrestserviceserver")
public @interface AutoConfigureMockRestServiceServer {boolean enabled() default true;
}

相當于配置了這個屬性：

spring.test.webclient.mockrestserviceserver = true

自動配置類看到這個是true，就開始配置mockFactory了

@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.test.webclient.mockrestserviceserver",name = {"enabled"}
)
public class MockRestServiceServerAutoConfiguration {

@DataJpaTest 測試JPA

我們可以通過加@RestClientTest注解來測試JPA應用。
默認的，它會掃描@Entity類，并配置JPA Repository.

其它@Component的不會被掃描到。
如果內置的數據庫在classpath，比如h2，它也是會默認配置的。

Failed to replace DataSource with an embedded database for tests. If you want an embedded database please put a supported one on the classpath or tune the replace attribute of @AutoConfigureTestDatabase.

我們一般要用h2來測試數據庫。

簡單使用

引入依賴

        <dependency><groupId>com.h2database</groupId><artifactId>h2</artifactId><version>2.1.210</version><scope>test</scope></dependency>

然后test/resources下配置application.properties 配置數據庫

spring.datasource.url=jdbc:h2:mem:testdb
spring.datasource.driverClassName=org.h2.Driver
spring.datasource.username=sa
spring.datasource.password=
spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.H2Dialect

寫測試類

@DataJpaTest
public class BookJpaRepositoryTest {@Autowiredprivate TestEntityManager entityManager;@Autowiredprivate BookJpaRepository bookJpaRepository;@Testpublic void test(){Book book = new Book();book.setName("Hello Java");entityManager.persist(book);Book res = bookJpaRepository.findById(1L).get();assertEquals("Hello Java", res.getName());}
}

Spring Data JPA 測試會自動注入一個TestEntityManager 的bean到測試上下文，我們可以直接注入使用，用來操作數據庫，比如初始化一些測試數據。

原理

毫無疑問，還是自動配置做的好事。
起點還是測試類注解

@DataJpaTest
public class BookJpaRepositoryTest {

它是一個復合注解

@TypeExcludeFilters({DataJpaTypeExcludeFilter.class})
@Transactional
@AutoConfigureCache
@AutoConfigureDataJpa
@AutoConfigureTestDatabase
@AutoConfigureTestEntityManager
@ImportAutoConfiguration
public @interface DataJpaTest {String[] properties() default {};

配置默認內置的數據庫
在這里插入圖片描述

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