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单元测试：使用xUnit对ASP.NET Core进行单元测试

一、前言

在以前的.NET Framework项目中，我们也写过一些单元测试的项目，而在ASP.NET Core 这种Web或者API应用程序中要做单元测试是很方便的。

这篇文章主要讲解如何使用xUnit对ASP.NET Core应用程序做单元测试。.NET Core中常用的测试工具还有NUnit和MSTest。

xUnit是一个测试框架，可以针对.net/.net core项目进行测试。测试项目需要引用被测试的项目，从而对其进行测试。测试项目同时需要引用xUnit库。测试编写好后，用Test Runner来运行测试。Test Runner可以读取测试代码，并且会知道我们所使用的测试框架，然后执行，并显示结果。目前可用的Test Runner包括vs自带的Test Explorer，或者dotnet core命令行，以及第三方工具，例如resharper等。

xUnit可以支持多种平台的测试：

.NET Framework
.NET Core
.NET Standard
UWP
Xamarin

二、创建示例项目

为了使示例项目更加的贴近真实的项目开发，这里采用分层的方式创建一个示例项目，创建完成后的项目结构如下图所示：

下面讲解一下每层的作用，按照从上往下的顺序：

TestDemo：从名字就可以看出来，这是一个单元测试的项目，针对控制器进行测试。
UnitTest.Data：数据访问，封装与EntityFrameworkCore相关的操作。
UnitTest.IRepository：泛型仓储接口，封装基础的增删改查。
UnitTest.Model：实体层，定义项目中使用到的所有实体。
UnitTest.Repository：泛型仓储接口实现层，实现接口里面定义的方法。
UnitTestDemo：ASP.NET Core WebApi，提供API接口。

1、UnitTest.Model

实体层里面只有一个Student类：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace UnitTest.Model
{
    public class Student
    {
        public int ID { get; set; }

        public string Name { get; set; }

        public int Age { get; set; }

        public string Gender { get; set; }
    }
}

2、UnitTest.Data

里面封装与EF Core有关的操作，首先需要引入Microsoft.EntityFrameworkCore、Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer、Microsoft.EntityFrameworkCore.Tools三个NuGet包，直接在管理NuGet程序包里面引入，这里不在讲述。

引入相关NuGet包以后，我们创建数据上下文类，该类继承自EF Core的DbContext，里面设置表名和一些属性：

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using UnitTest.Model;

namespace UnitTest.Data
{
    /// <summary>
    /// 数据上下文类
    /// </summary>
    public class AppDbContext : DbContext
    {
        /// <summary>
        /// 通过构造函数给父类构造传参
        /// </summary>
        /// <param name="options"></param>
        public AppDbContext(DbContextOptions<AppDbContext> options) : base(options)
        {

        }

        public DbSet<Student> Students { get; set; }

        protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
        {
            modelBuilder.Entity<Student>().ToTable("T_Student");
            modelBuilder.Entity<Student>().HasKey(p => p.ID);
            modelBuilder.Entity<Student>().Property(p => p.Name).HasMaxLength(32);

            // 添加种子数据
            modelBuilder.Entity<Student>().HasData(
                new Student()
                {
                    ID = 1,
                    Name = "测试1",
                    Age = 20,
                    Gender = "男"
                },
                new Student()
                {
                    ID = 2,
                    Name = "测试2",
                    Age = 22,
                    Gender = "女"
                },
                new Student()
                {
                    ID = 3,
                    Name = "测试3",
                    Age = 23,
                    Gender = "男"
                });
            base.OnModelCreating(modelBuilder);
        }
    }
}

这里采用数据迁移的方式生成数据库，需要在API项目中引入Microsoft.EntityFrameworkCore、Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer、Microsoft.EntityFrameworkCore.Tools三个NuGet包。引入方式同上。

然后在API项目的appsettings.json文件里面添加数据库链接字符串：

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*",
  // 数据库连接字符串
  "ConnectionString": {
    "DbConnection": "Initial Catalog=TestDb;User Id=sa;Password=1234;Data Source=.;Connection Timeout=10;"
  }
}

在JSON文件中添加完连接字符串以后，修改Startup类的ConfigureServices方法，在里面配置使用在json文件中添加的连接字符串：

// 添加数据库连接字符串
services.AddDbContext<AppDbContext>(options => 
{
    options.UseSqlServer(Configuration.GetSection("ConnectionString").GetSection("DbConnection").Value);
});

这样就可以使用数据迁移的方式生成数据库了。

3、UnitTest.IRepository

该项目中使用泛型仓储，定义一个泛型仓储接口：

using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

namespace UnitTest.IRepository
{
    public interface IRepository<T> where T:class,new()
    {
        Task<List<T>> GetList();

        Task<int?> Add(T entity);

        Task<int?> Update(T entity);

        Task<int?> Delete(T entity);
    }
}

然后在定义IStudentRepository接口继承自IRepository泛型接口：

using UnitTest.Model;

namespace UnitTest.IRepository
{
    public interface IStudentRepository: IRepository<Student>
    {
    }
}

4、UnitTest.Repository

这里是实现上面定义的仓储接口：

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTest.Data;
using UnitTest.IRepository;
using UnitTest.Model;

namespace UnitTest.Repository
{
    public class StudentRepository : IStudentRepository
    {
        private readonly AppDbContext _dbContext;

        /// <summary>
        /// 通过构造函数实现依赖注入
        /// </summary>
        /// <param name="dbContext"></param>
        public StudentRepository(AppDbContext dbContext)
        {
            _dbContext = dbContext;
        }

        public async Task<int?> Add(Student entity)
        {
            _dbContext.Students.Add(entity);
            return await _dbContext.SaveChangesAsync();
        }

        public async Task<int?> Delete(Student entity)
        {
            _dbContext.Students.Remove(entity);
            return await _dbContext.SaveChangesAsync();
        }

        public async Task<List<Student>> GetList()
        {
            List<Student> list = new List<Student>();

            list = await Task.Run<List<Student>>(() => 
            {
                return _dbContext.Students.ToList();
            });
          
            return list;
        }

        public async Task<int?> Update(Student entity)
        {
            Student student = _dbContext.Students.Find(entity.ID);
            if (student != null)
            {
                student.Name = entity.Name;
                student.Age = entity.Age;
                student.Gender = entity.Gender;
                _dbContext.Entry<Student>(student).State = Microsoft.EntityFrameworkCore.EntityState.Modified;
                return await _dbContext.SaveChangesAsync();
            }
            return 0;
        }
    }
}

5、UnitTestDemo

先添加一个Value控制器，里面只有一个Get方法，而且没有任何的依赖关系，先进行最简单的测试：

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;

namespace UnitTestDemo.Controllers
{
    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class ValueController : ControllerBase
    {
        [HttpGet("{id}")]
        public ActionResult<string> Get(int id)
        {
            return $"Para is {id}";
        }
    }
}

6、TestDemo

我们在添加测试项目的时候，直接选择使用xUnit测试项目，如下图所示：

这样项目创建完成以后，就会自动添加xUnit的引用：

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="16.2.0" />
    <PackageReference Include="xunit" Version="2.4.1" />
    <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.4.0" />
  </ItemGroup>

但要测试 ASP.NET Core 应用还需要添加两个 NuGet 包：

Install-Package Microsoft.AspNetCore.App
Install-Package Microsoft.AspNetCore.TestHost

上面是使用命令的方式进行安装，也可以在管理NuGet程序包里面进行搜索，然后安装。

千万不要忘记还要引入要测试的项目。最后的项目引入是这样的：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>netcoreapp3.1</TargetFramework>

    <IsPackable>false</IsPackable>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.App" Version="2.2.8" />
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.TestHost" Version="3.1.2" />
    <PackageReference Include="Microsoft.NET.Test.Sdk" Version="16.2.0" />
    <PackageReference Include="Newtonsoft.Json" Version="12.0.3" />
    <PackageReference Include="xunit" Version="2.4.1" />
    <PackageReference Include="xunit.runner.visualstudio" Version="2.4.0" />
    <PackageReference Include="coverlet.collector" Version="1.0.1" />
  </ItemGroup>

  <ItemGroup>
    <ProjectReference Include="..UnitTest.ModelUnitTest.Model.csproj" />
    <ProjectReference Include="..UnitTestDemoUnitTestDemo.csproj" />
  </ItemGroup>

</Project>

都添加完以后，重新编译项目，保证生成没有错误。

三、编写单元测试

单元测试按照从上往下的顺序，一般分为三个阶段：

Arrange：准备阶段。这个阶段做一些准备工作，例如创建对象实例，初始化数据等。
Act：行为阶段。这个阶段是用准备好的数据去调用要测试的方法。
Assert：断定阶段。这个阶段就是把调用目标方法的返回值和预期的值进行比较，如果和预期值一致则测试通过，否则测试失败。

我们在API项目中添加了一个Value控制器，我们以Get方法作为测试目标。一般一个单元测试方法就是一个测试用例。

我们在测试项目中添加一个ValueTest测试类，然后编写一个单元测试方法，这里是采用模拟HTTPClient发送Http请求的方式进行测试：

using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using System.Net;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTestDemo;
using Xunit;

namespace TestDemo
{
    public class ValueTests
    {
        public HttpClient _client { get; }

        /// <summary>
        /// 构造方法
        /// </summary>
        public ValueTests()
        {
            var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
           .UseStartup<Startup>());
            _client = server.CreateClient();
        }

        [Fact]
        public async Task GetById_ShouldBe_Ok()
        {
            // 1、Arrange
            var id = 1;

            // 2、Act
            // 调用异步的Get方法
            var response = await _client.GetAsync($"/api/value/{id}");

            // 3、Assert
            Assert.Equal(HttpStatusCode.OK, response.StatusCode);

        }
    }
}

我们在构造函数中，通过TestServer拿到一个HttpClient对象，用它来模拟Http请求。我们写了一个测试用例，完整演示了单元测试的Arrange、Act和Assert三个步骤。

1、运行单元测试

单元测试用例写好以后，打开“测试资源管理器”：

在底部就可以看到测试资源管理器了：

在要测试的方法上面右键，选择“运行测试”就可以进行测试了：

注意观察测试方法前面图标的颜色，目前是蓝色的，表示测试用例还没有运行过：

测试用例结束以后，我们在测试资源管理器里面可以看到结果：

绿色表示测试通过。我们还可以看到执行测试用例消耗的时间。

如果测试结果和预期结果一致，那么测试用例前面图标的颜色也会变成绿色：

如果测试结果和预期结果不一致就会显示红色，然后需要修改代码直到出现绿色图标。我们修改测试用例，模拟测试失败的情况：

using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using System.Net;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTestDemo;
using Xunit;

namespace TestDemo
{
    public class ValueTests
    {
        public HttpClient _client { get; }

        /// <summary>
        /// 构造方法
        /// </summary>
        public ValueTests()
        {
            var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
           .UseStartup<Startup>());
            _client = server.CreateClient();
        }

        [Fact]
        public async Task GetById_ShouldBe_Ok()
        {
            // 1、Arrange
            var id = 1;

            // 2、Act
            // 调用异步的Get方法
            var response = await _client.GetAsync($"/api/value/{id}");

            //// 3、Assert
            //Assert.Equal(HttpStatusCode.OK, response.StatusCode);

            // 3、Assert
            // 模拟测试失败
            Assert.Equal(HttpStatusCode.BadRequest, response.StatusCode);

        }
    }
}

然后运行测试用例：

2、调试单元测试

我们也可以通过添加断点的方式在测试用例中进行调试。调试单元测试很简单，只需要在要调试的方法上面右键选择“调试测试”，如下图所示：

其它操作就跟调试普通方法一样。

除了添加断点调试，我们还可以采用打印日志的方法来快速调试，xUnit可以很方便地做到这一点。我们修改ValueTest类：

using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using System.Net;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTestDemo;
using Xunit;
using Xunit.Abstractions;

namespace TestDemo
{
    public class ValueTests
    {
        public HttpClient _client { get; }
        public ITestOutputHelper Output { get; }

        /// <summary>
        /// 构造方法
        /// </summary>
        public ValueTests(ITestOutputHelper outputHelper)
        {
            var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
           .UseStartup<Startup>());
            _client = server.CreateClient();
            Output = outputHelper;
        }

        [Fact]
        public async Task GetById_ShouldBe_Ok()
        {
            // 1、Arrange
            var id = 1;

            // 2、Act
            // 调用异步的Get方法
            var response = await _client.GetAsync($"/api/value/{id}");

            // 3、Assert
            // 模拟测试失败
            //Assert.Equal(HttpStatusCode.BadRequest, response.StatusCode);

            // 输出返回信息
            // Output
            var responseText = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(responseText);

            // 3、Assert
            Assert.Equal(HttpStatusCode.OK, response.StatusCode);

        }
    }
}

这里我们在构造函数中添加了 ITestOutputHelper 参数，xUnit 会将一个实现此接口的实例注入进来。拿到这个实例后，我们就可以用它来输出日志了。运行（注意不是 Debug）此方法，运行结束后在测试资源管理器里面查看：

点击就可以看到输出的日志了：

在上面的例子中，我们是使用的简单的Value控制器进行测试，控制器里面没有其他依赖关系，如果控制器里面有依赖关系该如何测试呢？方法还是一样的，我们新建一个Student控制器，里面依赖IStudentRepository接口，代码如下：

using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using UnitTest.IRepository;
using UnitTest.Model;

namespace UnitTestDemo.Controllers
{
    [Route("api/student")]
    [ApiController]
    public class StudentController : ControllerBase
    {
        private readonly IStudentRepository _repository;

        /// <summary>
        /// 通过构造函数注入
        /// </summary>
        /// <param name="repository"></param>
        public StudentController(IStudentRepository repository)
        {
            _repository = repository;
        }

        /// <summary>
        /// get方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [HttpGet]
        public async Task<ActionResult<List<Student>>> Get()
        {
            return await _repository.GetList();
        }
    }
}

然后在Startup类的ConfigureServices方法中注入：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    // 添加数据库连接字符串
    services.AddDbContext<AppDbContext>(options => 
    {
        options.UseSqlServer(Configuration.GetSection("ConnectionString").GetSection("DbConnection").Value);
    });
    // 添加依赖注入到容器中
    services.AddScoped<IStudentRepository, StudentRepository>();
    services.AddControllers();
}

在单元测试项目中添加StudentTest类：

using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using Newtonsoft.Json;
using System.Collections.Generic;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTest.Model;
using UnitTestDemo;
using Xunit;
using Xunit.Abstractions;

namespace TestDemo
{
    public class StudentTest
    {
        public HttpClient Client { get; }
        public ITestOutputHelper Output { get; }
        public StudentTest(ITestOutputHelper outputHelper)
        {
            var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
           .UseStartup<Startup>());
            Client = server.CreateClient();
            Output = outputHelper;
        }

        [Fact]
        public async Task Get_ShouldBe_Ok()
        {
            // 2、Act
            var response = await Client.GetAsync($"api/student");

            // Output
            string context = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(context);
            List<Student> list = JsonConvert.DeserializeObject<List<Student>>(context);

            // Assert
            Assert.Equal(3, list.Count);
        }
    }
}

然后运行单元测试：

可以看到，控制器里面如果有依赖关系，也是可以使用这种方式进行测试的。

Post方法也可以使用同样的方式进行测试，修改控制器，添加Post方法：

using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using UnitTest.IRepository;
using UnitTest.Model;

namespace UnitTestDemo.Controllers
{
    [Route("api/student")]
    [ApiController]
    public class StudentController : ControllerBase
    {
        private readonly IStudentRepository _repository;

        /// <summary>
        /// 通过构造函数注入
        /// </summary>
        /// <param name="repository"></param>
        public StudentController(IStudentRepository repository)
        {
            _repository = repository;
        }

        /// <summary>
        /// get方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        [HttpGet]
        public async Task<ActionResult<List<Student>>> Get()
        {
            return await _repository.GetList();
        }

        /// <summary>
        /// Post方法
        /// </summary>
        /// <param name="entity"></param>
        /// <returns></returns>
        [HttpPost]
        public async Task<bool> Post([FromBody]Student entity)
        {
            int? result = await _repository.Add(entity);
            if(result==null)
            {
                return false;
            }
            else
            {
                return result > 0 ? true : false;
            }
            
        }
    }
}

在增加一个Post的测试方法：

using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using Newtonsoft.Json;
using System.Collections.Generic;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTest.Model;
using UnitTestDemo;
using Xunit;
using Xunit.Abstractions;

namespace TestDemo
{
    public class StudentTest
    {
        public HttpClient Client { get; }
        public ITestOutputHelper Output { get; }
        public StudentTest(ITestOutputHelper outputHelper)
        {
            var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
           .UseStartup<Startup>());
            Client = server.CreateClient();
            Output = outputHelper;
        }

        [Fact]
        public async Task Get_ShouldBe_Ok()
        {
            // 2、Act
            var response = await Client.GetAsync($"api/student");

            // Output
            string context = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(context);
            List<Student> list = JsonConvert.DeserializeObject<List<Student>>(context);

            // Assert
            Assert.Equal(3, list.Count);
        }

        [Fact]
        public async Task Post_ShouldBe_Ok()
        {
            // 1、Arrange
            Student entity = new Student()
            {
             Name="测试9",
             Age=25,
             Gender="男"
            };

            var str = JsonConvert.SerializeObject(entity);
            HttpContent content = new StringContent(str);

            // 2、Act
            content.Headers.ContentType = new System.Net.Http.Headers.MediaTypeHeaderValue("application/json");

            HttpResponseMessage response = await Client.PostAsync("api/student", content);
            string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(responseBody);

            // 3、Assert
            Assert.Equal("true", responseBody);
        }
    }
}

运行测试用例：

这样一个简单的单元测试就完成了。

我们观察上面的两个测试类，发现这两个类都有一个共同的特点：都是在构造函数里面创建一个HttpClient对象，我们可以把创建HttpClient对象抽离到一个共同的基类里面，所有的类都继承自基类。该基类代码如下：

using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.TestHost;
using System.IO;
using System.Net.Http;
using UnitTestDemo;

namespace TestDemo
{
    /// <summary>
    /// 基类
    /// </summary>
    public class ApiControllerTestBase
    {
        /// <summary>
        /// 返回HttpClient对象
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        protected HttpClient GetClient()
        {
            var builder = new WebHostBuilder()
                                // 指定使用当前目录
                                .UseContentRoot(Directory.GetCurrentDirectory())
                                // 使用Startup类作为启动类
                                .UseStartup<Startup>()
                                // 设置使用测试环境
                                .UseEnvironment("Testing");
            var server = new TestServer(builder);
            // 创建HttpClient
            HttpClient client = server.CreateClient();

            return client;
        }
    }
}

然后修改StudentTest类，使该类继承自上面创建的基类：

using Newtonsoft.Json;
using System.Collections.Generic;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
using UnitTest.Model;
using Xunit;
using Xunit.Abstractions;

namespace TestDemo
{
    public class StudentTest: ApiControllerTestBase
    {
        public HttpClient Client { get; }
        public ITestOutputHelper Output { get; }


        public StudentTest(ITestOutputHelper outputHelper)
        {
            // var server = new TestServer(WebHost.CreateDefaultBuilder()
            //.UseStartup<Startup>());
            // Client = server.CreateClient();

            // 从父类里面获取HttpClient对象
            Client = base.GetClient();
            Output = outputHelper;
        }

        [Fact]
        public async Task Get_ShouldBe_Ok()
        {
            // 2、Act
            var response = await Client.GetAsync($"api/student");

            // Output
            string context = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(context);
            List<Student> list = JsonConvert.DeserializeObject<List<Student>>(context);

            // Assert
            Assert.Equal(3, list.Count);
        }

        [Fact]
        public async Task Post_ShouldBe_Ok()
        {
            // 1、Arrange
            Student entity = new Student()
            {
             Name="测试9",
             Age=25,
             Gender="男"
            };

            var str = JsonConvert.SerializeObject(entity);
            HttpContent content = new StringContent(str);

            // 2、Act
            content.Headers.ContentType = new System.Net.Http.Headers.MediaTypeHeaderValue("application/json");

            HttpResponseMessage response = await Client.PostAsync("api/student", content);
            string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            Output.WriteLine(responseBody);

            // 3、Assert
            Assert.Equal("true", responseBody);
        }
    }
}

文章中的示例代码地址：git@github.com:jxl1024/UnitTest.git

参考：https://www.cnblogs.com/willick/p/aspnetcore-unit-tests-with-xunit.html

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原文地址：https://www.cnblogs.com/dotnet261010/p/12498191.html