Selenium+Java 自動化測試入門到實踐：從環境搭建到元素操作

在自動化測試領域，Selenium 憑借其強大的跨瀏覽器兼容性和靈活的 API，成為 Web 應用測試的首選工具。而 Java 作為一門穩定且廣泛應用的編程語言，與 Selenium 結合能構建出高效、可維護的自動化測試框架。本文將從環境搭建開始，逐步介紹 Selenium+Java 的核心用法，幫助新手快速上手。

一、環境搭建：讓工具跑起來

1. 安裝 Java 開發環境

Selenium 的 Java 客戶端需要依賴 JDK，建議安裝 JDK 8 及以上版本。安裝完成后，需配置環境變量：

新建JAVA_HOME，指向 JDK 安裝目錄（如C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_301）
在Path中添加%JAVA_HOME%\bin和%JAVA_HOME%\jre\bin
配置CLASSPATH為.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar

通過java -version和javac -version命令驗證安裝是否成功。

2. 配置開發工具

推薦使用 IntelliJ IDEA 或 Eclipse 作為開發 IDE。以 IntelliJ IDEA 為例，新建 Maven 項目后，在pom.xml中添加 Selenium 依賴：

Maven 會自動下載 Selenium 相關的 JAR 包，無需手動導入。

3. 下載瀏覽器驅動

Selenium 需要通過驅動程序與瀏覽器交互，不同瀏覽器需對應不同驅動：

Chrome：ChromeDriver（版本需與瀏覽器版本匹配）
Firefox：GeckoDriver
Edge：EdgeDriver

下載后將驅動文件放在無空格的目錄下（如D:\drivers），并將該目錄添加到系統Path中，或在代碼中指定驅動路徑。

二、第一個 Selenium+Java 程序：打開百度首頁

環境就緒后，我們來編寫第一個自動化腳本，實現打開 Chrome 瀏覽器并訪問百度首頁的功能：

import org.openqa.selenium.WebDriver;
import org.openqa.selenium.chrome.ChromeDriver;public class FirstSeleniumTest {public static void main(String[] args) {// 初始化WebDriver實例（Chrome瀏覽器）WebDriver driver = new ChromeDriver();// 打開百度首頁driver.get("https://www.baidu.com");// 打印頁面標題System.out.println("頁面標題：" + driver.getTitle());// 等待3秒后關閉瀏覽器try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 關閉瀏覽器driver.quit();}
}

運行代碼后，會自動啟動 Chrome 瀏覽器并打開百度首頁，控制臺輸出頁面標題，3 秒后瀏覽器自動關閉。這里的WebDriver是 Selenium 的核心接口，封裝了瀏覽器的各種操作方法。

三、核心操作：元素定位與交互

自動化測試的核心是與頁面元素交互，而元素定位是前提。Selenium 提供了 8 種元素定位方式，常用的有以下幾種：

1. 元素定位方法

id：通過元素的id屬性定位（唯一性高，優先使用）

WebElement searchBox = driver.findElement(By.id("kw")); // 百度搜索框

name：通過元素的name屬性定位

WebElement searchBox = driver.findElement(By.name("wd"));

xpath：通過 XML 路徑語言定位，支持復雜場景

// 絕對路徑（不推薦，易受頁面結構變化影響）
WebElement searchBtn = driver.findElement(By.xpath("/html/body/div[1]/div[1]/div[5]/div/div/form/span[2]/input"));// 相對路徑（推薦，更靈活）
WebElement searchBtn = driver.findElement(By.xpath("//input[@value='百度一下']"));

cssSelector：通過 CSS 選擇器定位，速度比 xpath 快

WebElement searchBtn = driver.findElement(By.cssSelector("#su")); // 百度搜索按鈕

2. 元素交互操作

定位到元素后，可執行點擊、輸入、清除等操作：

// 定位搜索框并輸入內容
WebElement searchBox = driver.findElement(By.id("kw"));
searchBox.sendKeys("Selenium+Java");// 定位搜索按鈕并點擊
WebElement searchBtn = driver.findElement(By.id("su"));
searchBtn.click();// 清除輸入框內容
searchBox.clear();

四、進階技巧：等待機制與窗口切換

在實際測試中，頁面加載、異步請求等可能導致元素未及時出現，直接操作會拋出異常。Selenium 提供了三種等待機制解決這一問題：

1. 等待機制

隱式等待：設置全局等待時間，在規定時間內輪詢查找元素
```
driver.manage().timeouts().implicitlyWait(Duration.ofSeconds(10));
```

顯式等待：針對特定元素設置等待條件和超時時間

WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));
WebElement result = wait.until(ExpectedConditions.presenceOfElementLocated(By.xpath("//div[contains(@class,'result')]")));

線程休眠：強制等待（不推薦，影響執行效率）
```
Thread.sleep(2000);
```

2. 窗口切換

當頁面打開新窗口時，需切換到對應窗口才能操作其中的元素：

// 獲取當前所有窗口句柄
Set<String> windowHandles = driver.getWindowHandles();
List<String> handlesList = new ArrayList<>(windowHandles);// 切換到新窗口（假設新窗口是第二個打開的）
driver.switchTo().window(handlesList.get(1));// 切回原窗口
driver.switchTo().window(handlesList.get(0));

五、高級元素操作與 JavaScript 執行

1. 復雜表單處理

對于下拉框、復選框、單選按鈕等特殊表單元素，Selenium 提供了專門的處理類：

// 處理下拉框（Select類）
WebElement selectElement = driver.findElement(By.id("selectId"));
Select select = new Select(selectElement);// 通過索引選擇（從0開始）
select.selectByIndex(1);
// 通過可見文本選擇
select.selectByVisibleText("選項二");
// 通過value屬性選擇
select.selectByValue("option2");// 獲取所有選項
List<WebElement> options = select.getOptions();// 處理復選框
WebElement checkbox = driver.findElement(By.id("checkbox1"));
if (!checkbox.isSelected()) {checkbox.click();
}// 處理單選按鈕
List<WebElement> radios = driver.findElement(By.name("radioGroup"));
for (WebElement radio : radios) {if (radio.getAttribute("value").equals("male")) {radio.click();break;}
}

2. 文件上傳與下載

文件上傳和下載是 Web 測試中常見場景：

// 文件上傳（input標簽type=file）
WebElement uploadInput = driver.findElement(By.id("uploadFile"));
// 直接發送文件路徑即可，無需點擊上傳按鈕
uploadInput.sendKeys("D:\\test\\upload.txt");// 文件下載（配置瀏覽器下載路徑）
ChromeOptions options = new ChromeOptions();
// 設置下載路徑
Map<String, Object> prefs = new HashMap<>();
prefs.put("download.default_directory", "D:\\test\\downloads");
// 禁止下載彈窗
prefs.put("download.prompt_for_download", false);
options.setExperimentalOption("prefs", prefs);// 用配置好的選項初始化driver
WebDriver driver = new ChromeDriver(options);

3. 執行 JavaScript 代碼

對于 Selenium 原生 API 難以實現的操作（如滾動頁面、修改元素屬性），可以通過執行 JavaScript 實現：

JavascriptExecutor js = (JavascriptExecutor) driver;// 滾動到頁面底部
js.executeScript("window.scrollTo(0, document.body.scrollHeight)");// 滾動到指定元素
WebElement target = driver.findElement(By.id("targetId"));
js.executeScript("arguments[0].scrollIntoView();", target);// 修改元素屬性（如移除readonly屬性）
js.executeScript("arguments[0].removeAttribute('readonly')", element);// 獲取頁面標題（通過JS）
String title = (String) js.executeScript("return document.title");

六、測試框架設計與優化

1. 基礎框架結構

一個規范的 Selenium 測試框架應包含以下結構：

src/main/java
├── common/           // 公共工具類
│   ├── DriverUtil.java  // 驅動管理
│   ├── WaitUtil.java    // 等待工具
│   └── ScreenShotUtil.java // 截圖工具
├── page/             // 頁面對象
│   ├── LoginPage.java
│   └── HomePage.java
└── test/             // 測試用例├── LoginTest.java└── HomeTest.java

2. 頁面對象模型（POM）

POM 模式將頁面元素和操作封裝到頁面對象類中，提高代碼復用性和可維護性：

// 登錄頁面對象
public class LoginPage {private WebDriver driver;private WebDriverWait wait;// 元素定位@FindBy(id = "username")private WebElement usernameInput;@FindBy(id = "password")private WebElement passwordInput;@FindBy(id = "loginBtn")private WebElement loginButton;// 構造方法public LoginPage(WebDriver driver) {this.driver = driver;this.wait = new WebDriverWait(driver, Duration.ofSeconds(10));PageFactory.initElements(driver, this); // 初始化頁面元素}// 頁面操作public void enterUsername(String username) {usernameInput.sendKeys(username);}public void enterPassword(String password) {passwordInput.sendKeys(password);}public HomePage clickLogin() {loginButton.click();return new HomePage(driver); // 登錄后跳轉到首頁}public void login(String username, String password) {enterUsername(username);enterPassword(password);clickLogin();}
}

使用 POM 后的測試用例更加簡潔：

public class LoginTest {private WebDriver driver;private LoginPage loginPage;@BeforeEachpublic void setUp() {driver = DriverUtil.getDriver();driver.get("https://example.com/login");loginPage = new LoginPage(driver);}@Testpublic void testSuccessfulLogin() {loginPage.login("testuser", "testpass");// 驗證登錄成功Assertions.assertTrue(driver.getCurrentUrl().contains("/home"));}@AfterEachpublic void tearDown() {DriverUtil.quitDriver();}
}

3. 數據驅動測試

結合 TestNG 和 Excel 實現數據驅動測試，用不同數據執行相同測試邏輯：

// 讀取Excel數據工具類
public class ExcelUtil {public static Object[][] readTestData(String filePath, String sheetName) {// 實現Excel讀取邏輯，返回二維數組// 每行代表一組測試數據，每列代表一個參數}
}// 數據驅動測試用例
public class LoginDataDrivenTest {private WebDriver driver;private LoginPage loginPage;@BeforeMethodpublic void setUp() {driver = DriverUtil.getDriver();driver.get("https://example.com/login");loginPage = new LoginPage(driver);}@Test(dataProvider = "loginData")public void testLoginWithDifferentData(String username, String password, String expectedResult) {loginPage.enterUsername(username);loginPage.enterPassword(password);loginPage.clickLogin();if (expectedResult.equals("success")) {Assertions.assertTrue(driver.getCurrentUrl().contains("/home"));} else {Assertions.assertTrue(driver.findElement(By.cssSelector(".error-msg")).isDisplayed());}}@DataProvider(name = "loginData")public Object[][] provideTestData() {return ExcelUtil.readTestData("src/test/resources/loginData.xlsx", "Sheet1");}@AfterMethodpublic void tearDown() {DriverUtil.quitDriver();}
}

七、測試報告與持續集成

1. 生成美觀的測試報告

使用 ExtentReports 生成詳細的 HTML 測試報告：

public class ExtentReportUtil {private static ExtentReports extent;private static ExtentTest test;public static void initReport() {extent = new ExtentReports();File reportDir = new File("test-reports");if (!reportDir.exists()) {reportDir.mkdir();}ExtentSparkReporter spark = new ExtentSparkReporter("test-reports/result.html");extent.attachReporter(spark);}public static void createTest(String testName) {test = extent.createTest(testName);}public static void logPass(String message) {test.pass(message);}public static void logFail(String message) {test.fail(message);// 失敗時截圖String screenshotPath = ScreenShotUtil.takeScreenshot(driver, "fail");test.addScreenCaptureFromPath(screenshotPath);}public static void flushReport() {extent.flush();}
}

2. 集成到 CI/CD 流程

將 Selenium 測試集成到 Jenkins 等 CI 工具，實現自動化構建和測試：

在項目中添加 Maven Surefire 插件，用于執行測試用例：

<build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId><version>3.0.0-M5</version><configuration><suiteXmlFiles><suiteXmlFile>src/test/resources/testng.xml</suiteXmlFile></suiteXmlFiles></configuration></plugin></plugins>
</build>

在 Jenkins 中配置：
- 拉取代碼倉庫
- 執行mvn clean test命令
- 配置測試報告展示（ExtentReports 或 TestNG 報告）
- 設置郵件通知，發送測試結果

八、常見問題與解決方案

1. 元素定位不穩定

優先使用顯式等待，而非隱式等待或線程休眠
避免使用絕對 XPath，改用相對 XPath 并結合多種屬性定位
對于動態 ID，使用包含部分固定文本的定位方式：//div[contains(@id, 'prefix_')]

2. 瀏覽器兼容性問題

使用 WebDriverManager 管理不同瀏覽器驅動，自動匹配版本：

WebDriverManager.chromedriver().setup();
WebDriver driver = new ChromeDriver();

編寫測試基類，通過參數控制啟動不同瀏覽器：

public class TestBase {protected WebDriver driver;@Parameters("browser")@BeforeMethodpublic void setUp(String browser) {if (browser.equals("chrome")) {driver = new ChromeDriver();} else if (browser.equals("firefox")) {driver = new FirefoxDriver();} else if (browser.equals("edge")) {driver = new EdgeDriver();}driver.manage().window().maximize();}
}

3. 執行速度優化

減少不必要的等待時間，合理設置超時參數
避免在循環中頻繁查找元素，可一次查找后緩存
使用 Headless 模式運行瀏覽器（無界面模式）：

ChromeOptions options = new ChromeOptions();
options.addArguments("--headless=new"); // Chrome 112+版本
WebDriver driver = new ChromeDriver(options);

九、總結與學習資源

Selenium+Java 的學習是一個循序漸進的過程，從基礎操作到框架搭建需要不斷實踐和總結

自動化測試的核心價值在于提高測試效率和回歸測試覆蓋率，在實際項目中，應根據需求選擇合適的測試場景進行自動化，避免盲目追求自動化率。隨著經驗的積累，你會逐漸掌握如何設計出穩定、高效、易維護的自動化測試框架。