• BDD测试框架Spock概要


    前言

    为了找到一个适合自己的、更具操作性的、以DDD为核心的开发方法,我最近一直在摸索如何揉合BDD与DDD。围绕这个目标,我找到了Impact MappingCucumberSpock → Scala这样的一条路线,并相应选择了Scala → Spock → Cucumber这样的一条学习路线。

    Spock是Java生态圈中一个新生的测试框架,采用动态语言Groovy编写。我是在阅读《BDD in Action》过程中开始接触Spock的。在该书中,作者将Spock的角色定位于取代JUnit等传统测试框架的BDD工具——在用Cucumber将Feature转译为测试步骤Step后,再通过Step粘合业务代码,同时用Spock编写相应的单元测试,以保证Feature得以正确实现。(具体内容请参见该书第49页关于验收测试与单元测试关系的描述。)

    由于用Spock编写的测试也采用Gherkin语法形式的Given-When-Then三段式进行描述,可以很自然地对用例场景进行描述。《Java Testing with Spock》一书的作者Konstantinos Kapelonis提到Spock可以完全胜任BDD的需要,甚至取代Cucumber,因此我选择在学习Cucumber之前先学习Spock,并使用该书作为参考的学习资料,留下这篇书摘。

    使用Cucumber实施BDD

    在了解Spock之前,最好先简单熟悉一下Cucumber这个目前非常流行的BDD框架。这样无论是打算用Spock取代Cucumber,或者是将二者结合使用,都能有一个自己的判断。

    注:C#配合SpecFlow实施BDD的简要过程,请参见我的另一篇文章 行为驱动开发BDD概要

    第一步:定义Feature文件

    Feature: 向指定账号存款
    
    Scenario: 向A账号存入100元
      Given A账号余额10元  
      When 向A账号存入100元
      Then A账号余额为110元
    

    第二步:将Scenario转译为若干个Step

    Cucumber会将每个Scenario里的场景切分为若干个Step,然后用Java的Annotation标记

    public class DepositStepDefinitions {
      private Account account;
    
      @Given("^an account has (\d+)$")
      public void an_account_has_balance(int balance) {      
          account = new Account();
          account.balance = balance;
      }
    
      @When("^(\d+) is deposited into account$")
      public void amount_is_deposited(int amount) {
          account.deposit(amount);
      }
    
      @Then("^the balance should be (\d+)$")
      public void balance_should_be_expected(int expect) {
          assertTrue(" Yes or No? ", account.balance == expect);
      }   
    }
    

    第三步: 采用TDD编写单元测试并实现业务代码

    由于这个示例非常简单,在上面的Then Step里的断言非常简单,所以我没有再编写额外的单元测试。

    public class Account {
      public int balance;
    
        public Account() {
            this.balance = 0;
        }
    
        public void deposit(int amount) {
            this.balance += amount;
        }
    }
    

    使用Spock实施BDD

    看过了Cucumber,再来看看Spock是怎么实现的。

    @Title("向指定账号存款")
    class DepositSpec extends Specification {
      def "向A账号存入100元"() {
        given: "A账号余额10元"
        Account account = new Account()
        account.balance = 10
    
        when: "向A账号存入100元"
        account.deposit(100)
    
        then: "A账号余额为110元""
        account.balance == 110
      }
    }
    

    Cucumber与Spock实现的简单比较

    从上面的示例代码可以知,Cucumber与Spock都同样以一个Feature作为开始。但不同于Cucumber自动将Feature转译为Step,再与相应的测试代码或者业务代码粘合,Spock直接通过手工编码实现从Feature到测试代码的映射,因此相应减少了这个转译的环节。

    这种区别,正是我目前非常纠结的。在《BDD in Action》一书中,作者在使用Cucumber定义了Then Step断言的情况下,又提到要使用JUnit等框架编写更细粒度的单元测试。于是,我就产生了这样的疑惑:『Step断言的粒度与单元测试断言的粒度,应该如何划分?这样的重复有必要吗?』特别是象上面的示例一样,Spock也能『自描述』Specification时。

    要回答这个问题,我认为仅仅依靠《BDD in Action》中那些不完整的示例,还是比较困难的。所以我会在读完下一本书——《The Cucumber for Java Book》之后,再回头来看看是不是我对Cucumber有误解。

    4-7更新

    文章发表后,我和朋友们当晚就围绕我的困惑进行了讨论。终于在清晨起床的时候,突然恍然大悟。Cucumber关注的更多的是验收测试这个层面的东西,而JUnit关注的则是更细碎的单元测试层面的东西。二者关注的角度、粒度和要解决的问题都不同。所以《BDD in Action》作者提到的Cucumber+Spock的方法并没有什么不妥。当然,Spock也能胜任从单元测试、集成测试到验收测试的所有工作,所以仅仅使用Spock也未尝不可。归根结底,只是一个工具选择的问题。

    使用Spock的代价

    因为Cucumber有着对应不同编程语言的版本,比如Cucumber for Java, SpecFlow for .NET,因此能与团队选择的开发语言无缝衔接。反观Spock,尽管它支持Java混编,但其语法仍依赖于Groovy,因此增加了相应的学习成本,而且在工程实施过程中进行多语言的混合编程。

    对此,需要提醒的是,Spock只用到了Groovy的极小部分语言特性,因此学习代价并不算很大。在业余时间照着《Java Testing with Spock》边看边做,我也只用了一周多点的时间。反倒是如何写好Feature文件,并从中筛选出Key Example,成了我最大的困扰。

    至于编写好的测试,由于Cucumber与Spock都与Java兼容,因此可以直接在JUnit Runner上进行。测试报告的生成亦是如此,既可以使用JUnit辅助工具生成测试报告,也可以使用其专用的Spock ReportsDamage Control等等。

    Spock入门

    Groovy语法基础

    Groovy和Scala一样,也是一种基于Java实现的编程语言。区别于Scala的,Groovy是动态语言。学会Spock的常见功能,只需掌握Groovy以下语法即可。

    • 语句结束用的分号;,和Scala一样是可选的。
    • Groovy将一切视作对象,==将直接调用对象的equals()方法,这与Scala同出一辙。
    • 通常用一对双引号表示一个字符串常量,"这是一个字符串常量",使用作为转义符。
    • 用一对单引号表示不用转义其中的任何字符,类似C#里的@
    • 用成对的3个单引号或双引号表示一个保留换行格式的多行字符串,用表示其中的换行符。这种方式通常用作大段的描述文本,比如'''这是保留了换行、缩进的RAW字符串常量'''
    • int、float等表示数字类型,使用方法类似Java,比如1.002f。
    • Groovy将0、null、空的数组或空字符串视为false,非0值、有效的引用、非空的数组和非空的字符串则均视为true
    • 使用关键字def表示动态类型,类似C#里的dynamic
    • 类的访问修饰与Scala一样,默认都是public,而field默认是private
    • 使用$作为字符串插入符,必要时使用一对大括号包围插入值,类似C# 6.0,比如return "$name, ${age > 18}"
    • 对象初始化方式类似JSON,整个表达式用圆括号包围,field与值以冒号间隔、成对出现,数组或序列用中括号包围,数组索引从0开始,用[:]表示一个空的Map
    • 闭包、lambda或者匿名函数使用大括号包围,和Scala一样,比如{count -> count * 10}
    • 使用_作为参数占位符,使用方法大致同Scala。它既可以用来指代参数、方法,也可以指代返回值或者where块中的测试参数。

    Spock测试的基本结构

    Spock的测试类均派生自Specification,命名遵循Java规范。每个测试方法可以直接用文本作为方法名,方法内部由given-when-then的三段式块(block)组成。除此以外,还有andwhereexpect等几种不同的块。

    @Title("测试的标题")
    @Narrative("""关于测试的大段文本描述""")
    @Subject(Adder)  //标明被测试的类是Adder
    @Stepwise  //当测试方法间存在依赖关系时,标明测试方法将严格按照其在源代码中声明的顺序执行
    class TestCaseClass extends Specification {  
      @Shared //在测试方法之间共享的数据
      SomeClass sharedObj
    
      def setupSpec() {
        //TODO: 设置每个测试类的环境
      }
    
      def setup() {
        //TODO: 设置每个测试方法的环境,每个测试方法执行一次
      }
    
      @Ignore("忽略这个测试方法")
      @Issue(["问题#23","问题#34"])
      def "测试方法1" () {
        given: "给定一个前置条件"
        //TODO: code here
        and: "其他前置条件"
        
    
        expect: "随处可用的断言"
        //TODO: code here
    
        when: "当发生一个特定的事件"
        //TODO: code here
        and: "其他的触发条件"
    
        then: "产生的后置结果"
        //TODO: code here
        and: "同时产生的其他结果"
        
        where: "不是必需的测试数据"
        input1 | input2 || output
         ...   |   ...  ||   ...   
      }
    
      @IgnoreRest //只测试这个方法,而忽略所有其他方法
      @Timeout(value = 50, unit = TimeUnit.MILLISECONDS)  // 设置测试方法的超时时间,默认单位为秒
      def "测试方法2"() {
        //TODO: code here
      }
    
      def cleanup() {
        //TODO: 清理每个测试方法的环境,每个测试方法执行一次
      }
    
      def cleanupSepc() {
        //TODO: 清理每个测试类的环境
      }
    }
    

    断言

    • 在then块里,不需要assertEquals("断言提示", left, right)这样的方式,直接写left == right这样的逻辑表达式即可。
    • 借助Groovy的语法,Spock使用N * method()来判定该方法是否被调用了N次。而N * method() >> true则表示方法method被调用N次,且每次该方法的返回值均为true。
    • thrown(异常类型)断言会抛出指定类型的异常,notThrown(异常类型)则反之。

    参数化测试

    Spock使用where块,为测试方法提供表格化的测试数据。其中表头为测试方法中要用在断言中的变量名称或者表达式,用|分隔输入参数,用||分隔输入与输出。这些参数,可以用#参数名的方式在@Unroll描述或者测试方法名里定义,或者在测试方法的参数列表里定义,然后在where块中使用。

    @Unroll("test #para0, #para1")  //where块中的每行参数都转换为一个独立的测试用例
    def "测试方法3 #para2, #para3"(int first, int second) {
      ... ...
      where: "parameterized sample"
      para0 | para1 | para2 || para3 | first | second
        10  |   2   |   3   ||   7   |   2   |   5
    }
    

    除以上这种表格式的数据,Groovy支持<<<<<操作符作为输入源,用>>操作符指示输出,还有类似Scala的1 .. 10这样生成序列的语法。

    array << [0, 5, 7, 9]
    list << (1 .. 10)
    [name, condition] << [["Jack", true], ["Tom", false]]
    isConfirmed() >> true
    getAnswers() >>> [1, 2, 5, 7]   //顺次返回列表里的值
    isAvailable(_) >>> true >> false //首次返回true,第2次返回false
    

    Stub与Mock

    Spock提供Stub与Mock功能,主要应用于单元测试。其使用很简单,直接Stub(类或接口)Mock(类或接口)即可。

    given: "preparation"
    Inventory inventory = Stub(Inventory) {
      location >> "LOS"
      manager >> "Tom"
    }
    
    DeliveryProcessor processor = Mock(DeliveryProcessor)
    
    when: "one order is confirmed"
    order.Confirm()
    
    then: "only serviceA is called"
    1 * processor.serviceA(_)   
    0 * processor._
    

    原则上,任何的Stub都可以用Mock代替,反之而不尽然。因为Stub是辅助测试的工具,它模拟或者说伪装成一个真正的对象,为测试提供一个完整的环境(输入);而Mock才是验证对象行为的工具,虽然它也是对象的一个假体,但其目的是确定对象是否按正常预期工作(输出)。

    Maven配置

    加入Groovy支持

    <plugin>
      <groupId>org.codehaus.gmavenplus</groupId>
      <artifactId>gmavenplus-plugin</artifactId>
      <version>1.4</version>
      <executions>
        <execution>
          <goals>
            <goal>compile</goal>
            <goal>testCompile</goal>
          </goals>
        </execution>
      </executions>
    </plugin>
    <plugin>
      <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
      <version>2.6</version>
      <configuration>
      <useFile>false</useFile>
      <includes>
        <include>**/*Spec.java</include>
        <include>**/*Test.java</include>
      </includes>
      </configuration>
    </plugin>
    

    加入Spock支持

    <dependency>
      <groupId>org.spockframework</groupId>
      <artifactId>spock-core</artifactId>
      <version>1.0-groovy-2.4</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
      <dependency> <!-- enables mocking of classes
      (in addition to interfaces) -->
      <groupId>cglib</groupId>
      <artifactId>cglib-nodep</artifactId>
      <version>3.1</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
      <dependency> <!-- enables mocking of classes without default
      constructor (together with CGLIB) -->
      <groupId>org.objenesis</groupId>
      <artifactId>objenesis</artifactId>
      <version>2.1</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
    

    结语

    在该书的最后一部分,作者就Spock在企业应用开发领域进行规模化应用进行了较为详尽的阐述,包括如何组织Spock测试,如何与Maven集成,如何协调单元测试、集成测试和功能测试,如何使用Geb和REST工具辅助测试等等。在附录中,也详细介绍了Spock如何与Eclipse等常见IDE进行集成。有兴趣的,可以读一读这本书。

    基于Groovy动态语言的强大功能,Spock框架仍在不断发展,因此这篇书摘意义的文章只算是管中窥豹。特别是在具体实践BDD的过程中,究竟是仅靠Spock,亦或Cucumber+Spock的方式,都是需要通过学习和实践来确认的。

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