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单元测试中的 MockManager - 用于模拟的构建器模式

Mary-Kate Olsen

Dec 19, 2024 pm 12:27 PM

MockManager in unit tests - a builder pattern used for mocks

几年前我写过这个，但不太详细。这是同一想法的更精致的版本。

简介

单元测试对开发人员来说既是福也是祸。它们允许快速测试功能、可读的使用示例、快速实验所涉及组件的场景。但它们也可能变得混乱，需要在每次代码更改时进行维护和更新，并且如果懒惰地完成，则无法隐藏错误而不是揭示错误。

我认为单元测试如此困难的原因是它与测试相关，而不是代码编写，而且单元测试的编写方式与我们编写的大多数其他代码相反。

在这篇文章中，我将为您提供一种编写单元测试的简单模式，该模式将增强所有好处，同时消除与正常代码的大部分认知失调。单元测试将保持可读性和灵活性，同时减少重复代码并且不添加额外的依赖项。

如何进行单元测试

但首先，让我们定义一个好的单元测试套件。

要正确测试一个类，必须以某种方式编写它。在这篇文章中，我们将介绍使用构造函数注入进行依赖项的类，这是我推荐的进行依赖项注入的方法。

然后，为了测试它，我们需要：

涵盖积极的场景 - 当类执行其应该执行的操作时，使用设置和输入参数的各种组合来覆盖整个功能
涵盖负面场景 - 当设置或输入参数错误时，类以正确的方式失败
模拟所有外部依赖
将所有测试设置、操作和断言保留在同一个测试中（通常称为 Arrange-Act-Assert 结构）

但这说起来容易做起来难，因为它还意味着：

为每个测试设置相同的依赖项，从而复制和粘贴大量代码
设置非常相似的场景，两次测试之间仅进行一次更改，再次重复大量代码
什么都不概括和封装，这是开发人员通常在所有代码中所做的事情
为很少的正例写了很多负例，感觉就像测试代码比功能代码多
必须为测试类的每次更改更新所有这些测试

谁喜欢这个？

解决方案

解决方案是使用构建器软件模式在 Arrange-Act-Assert 结构中创建流畅、灵活且可读的测试，同时将设置代码封装在一个类中，以补充特定服务的单元测试套件。我称之为 MockManager 模式。

让我们从一个简单的例子开始：

// the tested class
public class Calculator
{
    private readonly ITokenParser tokenParser;
    private readonly IMathOperationFactory operationFactory;
    private readonly ICache cache;
    private readonly ILogger logger;

    public Calculator(
        ITokenParser tokenParser,
        IMathOperationFactory operationFactory,
        ICache cache,
        ILogger logger)
    {
        this.tokenParser = tokenParser;
        this.operationFactory = operationFactory;
        this.cache = cache;
        this.logger = logger;
    }

    public int Calculate(string input)
    {
        var result = cache.Get(input);
        if (result.HasValue)
        {
            logger.LogInformation("from cache");
            return result.Value;
        }
        var tokens = tokenParser.Parse(input);
        IOperation operation = null;
        foreach(var token in tokens)
        {
            if (operation is null)
            {
                operation = operationFactory.GetOperation(token.OperationType);
                continue;
            }
            if (result is null)
            {
                result = token.Value;
                continue;
            }
            else
            {
                if (result is null)
                {
                    throw new InvalidOperationException("Could not calculate result");
                }
                result = operation.Execute(result.Value, token.Value);
                operation = null;
            }
        }
        cache.Set(input, result.Value);
        logger.LogInformation("from operation");
        return result.Value;
    }
}

这是一个计算器，按照传统。它接收一个字符串并返回一个整数值。它还缓存特定输入的结果，并记录一些内容。实际操作由 IMathOperationFactory 抽象，输入字符串由 ITokenParser 转换为标记。别担心，这不是一个真正的课程，只是一个例子。让我们看一个“传统”测试：

[TestMethod]
public void Calculate_AdditionWorks()
{
    // Arrange
    var tokenParserMock = new Mock<itokenparser>();
    tokenParserMock
        .Setup(m => m.Parse(It.IsAny<string>()))
        .Returns(
            new List<calculatortoken> {
                CalculatorToken.Addition, CalculatorToken.From(1), CalculatorToken.From(1)
            }
        );

    var mathOperationFactoryMock = new Mock<imathoperationfactory>();

    var operationMock = new Mock<ioperation>();
    operationMock
        .Setup(m => m.Execute(1, 1))
        .Returns(2);

    mathOperationFactoryMock
        .Setup(m => m.GetOperation(OperationType.Add))
        .Returns(operationMock.Object);

    var cacheMock = new Mock<icache>();
    var loggerMock = new Mock<ilogger>();

    var service = new Calculator(
        tokenParserMock.Object,
        mathOperationFactoryMock.Object,
        cacheMock.Object,
        loggerMock.Object);

    // Act
    service.Calculate("");

    //Assert
    mathOperationFactoryMock
        .Verify(m => m.GetOperation(OperationType.Add), Times.Once);
    operationMock
        .Verify(m => m.Execute(1, 1), Times.Once);
}
</ilogger></icache></ioperation></imathoperationfactory></calculatortoken></string></itokenparser>

让我们稍微打开一下它。例如，即使我们实际上并不关心记录器或缓存，我们也必须为每个构造函数依赖项声明一个模拟。在操作工厂的情况下，我们还必须设置一个返回另一个模拟的模拟方法。

在这个特定的测试中，我们主要编写了设置、一行 Act 和两行 Assert。此外，如果我们想测试缓存在类中的工作原理，我们必须复制粘贴整个内容，然后更改我们设置缓存模拟的方式。

还有一些负面测试需要考虑。我见过许多负面测试做了类似的事情：“设置应该失败的内容。测试它失败”，这引入了很多问题，主要是因为它可能会因完全不同的原因而失败，并且大多数时候这些测试遵循类的内部实现而不是其要求。正确的阴性测试实际上是完全阳性的测试，只有一个错误的条件。为了简单起见，这里的情况并非如此。

所以，言归正传，这里是相同的测试，但使用了 MockManager：

[TestMethod]
public void Calculate_AdditionWorks_MockManager()
{
    // Arrange
    var mockManager = new CalculatorMockManager()
        .WithParsedTokens(new List<calculatortoken> {
            CalculatorToken.Addition, CalculatorToken.From(1), CalculatorToken.From(1)
        })
        .WithOperation(OperationType.Add, 1, 1, 2);

    var service = mockManager.GetService();

    // Act
    service.Calculate("");

    //Assert
    mockManager
        .VerifyOperationExecute(OperationType.Add, 1, 1, Times.Once);
}

</calculatortoken>

拆包，没有提到缓存或记录器，因为我们不需要在那里进行任何设置。一切都已打包且可读。复制粘贴此内容并更改一些参数或某些行不再难看。 Arrange 中执行了三种方法，一种在 Act 中执行，一种在 Assert 中执行。仅抽象了实质的模拟细节：这里没有提及 Moq 框架。事实上，无论决定使用哪种模拟框架，此测试看起来都是一样的。

让我们看一下 MockManager 类。现在这会显得很复杂，但请记住，我们只编写一次并多次使用它。该类的整体复杂性是为了使单元测试易于人类阅读，易于理解、更新和维护。

public class CalculatorMockManager
{
    private readonly Dictionary<operationtype>> operationMocks = new();

    public Mock<itokenparser> TokenParserMock { get; } = new();
    public Mock<imathoperationfactory> MathOperationFactoryMock { get; } = new();
    public Mock<icache> CacheMock { get; } = new();
    public Mock<ilogger> LoggerMock { get; } = new();

    public CalculatorMockManager WithParsedTokens(List<calculatortoken> tokens)
    {
        TokenParserMock
            .Setup(m => m.Parse(It.IsAny<string>()))
            .Returns(
                new List<calculatortoken> {
                    CalculatorToken.Addition, CalculatorToken.From(1), CalculatorToken.From(1)
                }
            );
        return this;
    }

    public CalculatorMockManager WithOperation(OperationType operationType, int v1, int v2, int result)
    {
        var operationMock = new Mock<ioperation>();
        operationMock
            .Setup(m => m.Execute(v1, v2))
            .Returns(result);

        MathOperationFactoryMock
            .Setup(m => m.GetOperation(operationType))
            .Returns(operationMock.Object);

        operationMocks[operationType] = operationMock;

        return this;
    }

    public Calculator GetService()
    {
        return new Calculator(
                TokenParserMock.Object,
                MathOperationFactoryMock.Object,
                CacheMock.Object,
                LoggerMock.Object
            );
    }

    public CalculatorMockManager VerifyOperationExecute(OperationType operationType, int v1, int v2, Func<times> times)
    {
        MathOperationFactoryMock
            .Verify(m => m.GetOperation(operationType), Times.AtLeastOnce);
        var operationMock = operationMocks[operationType];
        operationMock
            .Verify(m => m.Execute(v1, v2), times);
        return this;
    }
}
</times></ioperation></calculatortoken></string></calculatortoken></ilogger></icache></imathoperationfactory></itokenparser></operationtype>

测试类所需的所有模拟都被声明为公共属性，允许对单元测试进行任何自定义。有一个 GetService 方法，它将始终返回被测试类的实例，并且所有依赖项都完全模拟。然后还有 With* 方法，它们自动设置各种场景并始终返回模拟管理器，以便可以链接它们。您还可以使用特定的断言方法，尽管在大多数情况下您会将一些输出与预期值进行比较，因此这些只是为了抽象出 Moq 框架的Verify 方法。