实验五——单元测试

  实验五、单元测试

一、实验目的

1）掌握单元测试的方法

2) 学习XUnit测试原理及框架；

3）掌握使用测试框架进行单元测试的方法和过程。

二、实验内容与要求

1、了解单元测试的原理与框架

    

 1.1 单元测试原理

  单元测试（unit testing），是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般来说，要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，Java里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测功能模块。单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。

单元测试的内容包括

  模块接口测试、局部数据结构测试、路径测试、错误处理测试、边界测试

（1）模块接口测试

模块接口测试是单元测试的基础。只有在数据能正确流入、流出模块的前提下，其他测试才有意义。模块接口测试也是集成测试的重点，这里进行的测试主要是为后面打好基础。测试接口正确与否应该考虑下列因素： 

    -输入的实际参数与形式参数的个数是否相同 

    -输入的实际参数与形式参数的属性是否匹配 

    -输入的实际参数与形式参数的量纲是否一致 

    -调用其他模块时所给实际参数的个数是否与被调模块的形参个数相同； 

    -调用其他模块时所给实际参数的属性是否与被调模块的形参属性匹配； 

    -调用其他模块时所给实际参数的量纲是否与被调模块的形参量纲一致； 

    -调用预定义函数时所用参数的个数、属性和次序是否正确； 

    -是否存在与当前入口点无关的参数引用； 

    -是否修改了只读型参数； 

    -对全程变量的定义各模块是否一致； 

    -是否把某些约束作为参数传递。

如果模块功能包括外部输入输出，还应该考虑下列因素： 

-文件属性是否正确； 

-OPEN/CLOSE语句是否正确； 

-格式说明与输入输出语句是否匹配； 

-缓冲区大小与记录长度是否匹配； 

-文件使用前是否已经打开； 

-是否处理了文件尾； 

-是否处理了输入/输出错误； 

-输出信息中是否有文字性错误。 

-局部数据结构测试； 

-边界条件测试； 

-模块中所有独立执行通路测试；

（2）局部数据结构测试

    检查局部数据结构是为了保证临时存储在模块内的数据在程序执行过程中完整、正确，局部功能是整个功能运行的基础。重点是一些函数是否正确执行，内部是否运行正确。局部数据结构往往是错误的根源，应仔细设计测试用例，力求发现下面几类错误： 

-不合适或不相容的类型说明； 

-变量无初值； 

-变量初始化或省缺值有错； 

-不正确的变量名（拼错或不正确地截断）； 

-出现上溢、下溢和地址异常。

（3）边界条件测试

    边界条件测试是单元测试中最重要的一项任务。众所周知，软件经常在边界上失效，采用边界值分析技术，针对边界值及其左、右设计测试用例，很有可能发现新的错误。边界条件测试是一项基础测试，也是后面系统测试中的功能测试的重点，边界测试执行的较好，可以大大提高程序健壮性。

（4）独立路径测试

    在模块中应对每一条独立执行路径进行测试，单元测试的基本任务是保证模块中每条语句至少执行一次。测试目的主要是为了发现因错误计算、不正确的比较和不适当的控制流造成的错误。具体做法就是程序员逐条调试语句。常见的错误包括： 

-误解或用错了算符优先级； 

-混合类型运算； 

-变量初值错； 

-精度不够； 

-表达式符号错。

（5）错误处理测试

   检查模块的错误处理功能是否包含有错误或缺陷。例如，是否拒绝不合理的输入;出错的描述是否难以理解、是否对错误定位有误、是否出错原因报告有误、是否对错误条件的处理不正确;在对错误处理之前错误条件是否已经引起系统的干预等。

     通常单元测试在编码阶段进行。在源程序代码编制完成，经过评审和验证，确认没有语法错误之后，就开始进行单元测试的测试用例设计。利用设计文档，设计可以验证程序功能、找出程序错误的多个测试用例。对于每一组输入，应有预期的正确结果。

 

1.2 测试框架

 xUnit是各种代码驱动测试框架的统称,这些框架可以测试 软件的不同内容(单元),比如函数和类。xUnit框架的主要优点是,它提供了一个自动化测试的解决方案。可以避免多次编写重复的测试代码。

底层是xUnit的framwork，xUnit的类库，提供了对外的功能方法、工具类、api等

TestCase(具体的测试用例)去使用framwork

TestCase执行后会有TestResult

使用TestSuite控制TestCase的组合

TestRunner执行器，负责执行case

TestListener过程监听，监听case成功失败以及数据结果，输出到结果报告中

 

Unit测试框架包括四个要素：

      (1)测试目标（对象）

  一组认定被测对象或被测程序单元测试成功的预定条件或预期结果的设定。Fixture就是被测试的目标，可以是一个函数、一组对象或一个对象。  测试人员在测试前应了解被测试的对象的功能或行为。

    （2）测试集

测试集是一组测试用例，这些测试用例要求有相同的测试Fixture，以保证这些测试不会出现管理上的混乱。

    （3）测试执行

单个单元测试的执行可以按下面的方式进行：

第一步 编写 setUp() 函数，目的是：建立针对被测试单元的独立测试环境；举个例子，这可能包含创建临时或代理的数据库、目录，再或者启动一个服务器进程。

第二步 编写所有测试用例的测试体或者测试程序；

第三步 编写tearDown()函数，目的是：无论测试成功还是失败，都将环境进行清理，以免影响后续的测试；

    （4）断言  

    断言实际上就是验证被测程序在测试中的行为或状态的一个函数或者宏。断言的失败会引发异常，终止测试的执行。

三、实验过程

（1）安装与配置junit

Eclipse 集成了 JUnit，可以非常方便地编写 Test Case。Eclipse 自带了一个 JUnit 插件，不用安装就可以在项目中测试相关的类，并且可以调试测试用例和被测类。下面以实例说明，如何建立一个基于 JUnit4 的测试项目，

对一个类当中的多个方法进行单元测试。JUnit是一个开发源代码的Java测试框架，用于编写和运行可重复的测试。他是用于单元测试框架体系xUnit的一个实例（用于java语言）.

   1、项目名称右击，打开properties，点击Java build path，点击classpath进入选择JUnit点击next

       

 选择想用的JUnit 这里我选择的是JUnit 4，为了方便管理，右击该项目并且建立一个包来存放文件，生成JUnit测试框架，

在弄好有关JUnit检测后，打开要运行的包，会发现包下面有一个Junit 4证明安装成功了

紧接着来运行代码

          

我的项目是四则运算，下面是项目编写的源码

2.源码

package 四则运算;

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

import javax.print.DocFlavor.INPUT_STREAM;

public class producer {
public int t_answer=0;//记录答对题目数
public boolean com=false;//出题成功判断标志

//答案校验模块
void check(int answer)
{   
 @SuppressWarnings("resource")
 Scanner scanner=new Scanner(System.in);
    int u_answer;
    System.out.println("请回答：");
    while(true){
    try{
    u_answer=scanner.nextInt();
    break;
    }
    catch (Exception e) {
     System.out.println("您输入的不是正整数，请重新输入"); 
  scanner.next();
 }
    }
 if(u_answer==answer)
 {   
  System.out.println("答案正确");
  this.t_answer++;
 }
 else 
 {
 System.out.println("答案错误"); 
 }
}

//加法式产生
int p_add(int left,int right)
{   
 int answer;
 answer=left+right;
 if(answer<=100)
 {
 System.out.println(left+"+"+right+"=");
 this.com=true;
 }
 return answer;
}

//减法式产生
int p_sub(int left,int right)
{
 int answer;
 answer=left-right;
    if(answer>=0)
 {
 System.out.println(left+"-"+right+"=");
 this.com=true;
 }
 return answer;
}

//乘法式产生
int  p_mul(int left,int right)
{
 int answer;
 answer=left*right;
 if(answer<=100)
 {
 System.out.println(left+"*"+right+"=");
 this.com=true;
 }
 return answer;
}

//除法式产生
int p_div(int left,int right)
{
 int answer;
 int success;//余数判断标志
 success=left%right;
 answer=left/right;
    if(right!=0&success==0)
    {
 System.out.println(left+"/"+right+"=");
 this.com=true;
    }
 return answer;
}

public static void main(String arg[])
{
 int answer=0;//存储答案
 int left;//产生式左部
 int right;//产生式右部
 producer producer=new producer();
 @SuppressWarnings("resource")
 Scanner scanner=new Scanner(System.in);
 Random random=new Random();
 System.out.println("请输入要出的题目个数：");
 int p_number=0;
 while(true){
 try {
  p_number=scanner.nextInt();/*输入的出题数目*/
  break;
  } catch (Exception e) {
  System.out.println("您输入的不是正整数，请重新输入"); 
  scanner.next();
 }
 }
 for(int i=0;i<p_number;i++)
 {
  int r=random.nextInt(4)+1;/*随机式子类型判断*/
  //System.out.println(r);
  while(!(producer.com)){
  left=random.nextInt(101);
  right=random.nextInt(101);
  //System.out.println("("+left+","+right+")");
  switch (r) {
  case 1:
   /*产生加法式*/
   answer=producer.p_add(left,right);
   if(producer.com)
   producer.check(answer);
   break;
  case 2:
   /*产生减法式*/
   answer=producer.p_sub(left,right);
   if(producer.com)
   producer.check(answer);
   break;
  case 3:
   /*产生乘法式*/
   answer=producer.p_mul(left,right);
   if(producer.com)
   producer.check(answer);
   break;
  case 4:
   /*产生除法式*/
   answer=producer.p_div(left,right);
   if(producer.com)
   producer.check(answer);
   break;
    }
  }
  producer.com=false;
 }
 System.out.println("您的得分是"+producer.t_answer*100/p_number);/*计算并打印得分*/
}
}

测试数据

测试值	期望值	实际值
judgeEquation(20, 4)	true	true
judgeEquation(80, 30)	true	true
judgeResult(2, 6, "+", 8)	true	true
judgeResult(2, 5, "*", 10)	true	true
judgeResult(25, 14, "+", 88)	true	true

4.测试代码

package 四则运算;

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

public class producerTest {
 producer producer=new producer();
 @Before
 public void setUp() throws Exception {
 }

 @After
 public void tearDown() throws Exception {
 }

 @Test
 public void testCheck() {
  producer.check(1);
  producer.check(1);
 }

 @Test
 public void testP_add() {
  System.out.println("加法测试结果如下");
  assertEquals(5,producer.p_add(2,3));
  assertEquals(100,producer.p_add(55,45));
  assertEquals(101,producer.p_add(56,45));
 }

 @Test
 public void testP_sub() {
  System.out.println("减法测试结果如下");
  assertEquals(1,producer.p_sub(3,2));
  assertEquals(0,producer.p_sub(3,3));
  assertEquals(-1,producer.p_sub(1,2));
 }

 @Test
 public void testP_mul() {
  System.out.println("乘法测试结果如下");
  assertEquals(6,producer.p_mul(2,3));
  assertEquals(0,producer.p_mul(0,3));
  assertEquals(100,producer.p_mul(10,10));
  assertEquals(110,producer.p_mul(11,10));
 }

 @Test
 public void testP_div() {
  System.out.println("除法测试结果如下");
  assertEquals(2,producer.p_div(6,3));
  assertEquals(1,producer.p_div(5,3));
  assertEquals(0,producer.p_div(0,3));
 }

}

截图如下：

                                                        

push测试报告和测试代码到各自的github仓库

                             

思考题

比较以下二个工匠的做法，你认为哪种好？结合编码和单元测试，谈谈你的认识。

 

 答：在问题 出现之前，预见可能出现的问题。工匠一、二都知道砖有对不齐的可能，做为测试人员我们都知道，软件或多或少会有问题，如果能在开发之前预见开发过程 中会出什么样的问题，测试将会有质的改变。

这就是我认为工匠一的做法更好原因之一，还有就是因为他在砌砖的同时使用水平线作为基准，既可以提高砌砖的效率，也降低了砖头砌歪的可能性，减少了不必要的工作以及不必要的麻烦。而工匠二虽然也进行了检查，

但是工程已经完成，如果检查出了问题，则需要花费巨大的代价才能解决问题，效率过低。

实验小结

通过此次试验简单了解了junit框架的基本使用方法，通过单元测试了解了编码习惯对进行测试的重要影响，有利于督促养成更好的编码习惯，加强了编码过程中对异常处理部分的认识和理解，了解了测试用例基本的设计思路。虽然最后成功做出了实验结果，但是在单元测试这一方面自己还是有很多的问题，比如只会编写简单的单元测试代码，如果遇到复杂的情况自己就会感觉无从下手。在后面的程序代码中，要尽量代码简便和功能实现，而且代码的规范也很重要，这样写出来的代码看起来清楚明了。