如何在Visual Studio Code中用Mocha对TypeScript进行测试

　　首先，本文不是一篇介绍有关TypeScript、JavaScript或其它编程语言数据结构和算法的文章。如果你正在准备一场面试，或者学习某一个课程，互联网上可以找到许多相关的资源，我个人比较推崇hackerrank.com。

　　本文的主要目的在于帮助你了解并熟知以下两点：

1. 如何用TypeScript编写并运行测试用例？
2. 如何在Visual Studio Code中使用调试器在线调试代码，并发现代码中的bug？

 

使用TypeScript编写测试用例

　　在我的电脑中，我创建了一个目录ts-algorithms，在终端上运行下面的命令：

mkdir ts-algorithms
cd ts-algorithms
npm init -y

　　这将创建一个最简单的项目结构，其中包含一个package.json文件，你可以根据自己的需要随意修改其中的内容，通常我会加入license、作者、描述和关键字等信息。

　　接下来，我们编写一些代码，将其放在src目录中，和测试相关的代码则放在test目录中。手动创建这两个目录，然后用TypeScript编写一个模块。例如，下面是我编写的src/Stack.ts文件的代码：

/**
 * Implementation of a classic stack.
 */
export class Stack<T> {
    // Internal storage for the stack

    private _items: T[] = [];

    /**
     * Creates a pre-populated stack.
     *
     * @param {T[]} initialData the initial contents of the stack
     */
    constructor(initialData: Array<T> = []) {
        this._items.push(...initialData)
    }

    /**
     * Adds an item to the top of the stack.
     *
     * @param {T} item the item to be added to the stack
     */
    push(item: T): void {
        this._items.push(item);
    }

    /**
     * Removes an item from the top of the stack, returning it.
     *
     * @returns {T} the item at the top of the stack.
     */
    pop(): T {
        return this._items.pop();
    }

    /**
     * Take a peek at the top of the stack, returning the top-most item,
     * without removing it.
     *
     * @returns {T} the item at the top of the stack.
     */
    peek(): T {
        if (this.isEmpty())
            return undefined;
        else
            return this._items[this._items.length - 1];

    }

    /**
     * @returns {boolean} true if the stack is empty.
     */
    isEmpty(): boolean {
        return this._items.length === 0;
    }

    /**
     * @returns {number} the number of items in the stack.
     */
    size(): number {
        return this._items.length;
    }
}

 　　同时我还在src目录下添加了index.ts文件，用来导出所有的模块。目前只有简单的一行代码：

export { Stack } from './Stack';

　　为了进行单元测试，我使用了mocha和chai这两个包，我们通过下面的命令将它们安装到项目里：

npm install --save-dev mocha chai

　　由于mocha不会自动运行TypeScript代码，所以我们还需要用到ts-node：

npm install --save-dev ts-node typescript

　　另外，如果能让Visual Studio Code编辑器理解mocha和chai的类型并为其提供智能感知功能那就太好了，所以我们加上下面这两个包：

npm install --save-dev @types/chai @types/mocha

　　然后，我们在package.json中加入一个script的入口，这样我们就可以通过一个命令行来运行我们的测试程序：

"scripts": {
  "tests": "mocha --require ts-node/register test/**/*.ts"
},

　　注意这里的--require ts-node/register很重要，它将TypeScript注册为解释器，这样我们就可以用TypeScript编写测试用例了。

　　让我们创建文件test/stack.ts，编写测试用例以对src/Stack.ts进行测试：

import { expect } from 'chai';
import { Stack } from '../src';

describe('Stack', () => {
    it('can be initialized without an initializer', () => {
        const s = new Stack<number>();
        expect(s.size()).to.equal(0);
    });
    it('can be initialized with an initializer', () => {
        const s = new Stack<number>([ 1, 2, 3, 4 ]);
        expect(s.size()).to.equal(4);
    });
    it('can be pushed upon', () => {
        const s = new Stack<number>([ 1, 2, 3, 4 ]);
        s.push(5);
        expect(s.size()).to.equal(5);
        expect(s.peek()).to.equal(5);
    });
    it('can be popped', () => {
        const s = new Stack<number>([ 1, 2, 3, 4 ]);
        expect(s.pop()).to.equal(4);
        expect(s.size()).to.equal(3);
    });
    it('can be peeked', () => {
        const s = new Stack<number>([ 1, 2, 3, 4 ]);
        expect(s.peek()).to.equal(4);
        expect(s.size()).to.equal(4);
    });
    it('isEmpty() returns true when empty', () => {
        const s = new Stack<number>();
        expect(s.isEmpty()).to.be.true;
    });
    it('isEmpty() is false when not empty', () => {
        const s = new Stack<number>([1, 2, 3, 41]);
        expect(s.isEmpty()).to.be.false;
    });
    it('cannot pop when no elements', () => {
        const s = new Stack<number>();
        expect(s.pop()).to.be.undefined;
    });
    it('cannot peek when empty', () => {
        const s = new Stack<number>();
        expect(s.peek()).to.be.undefined;
    });
});

　　为了确保TypeScript在编译时通过类型检查，我们还需要在项目的根目录下添加tsconfig.json文件，并将mocha添加到types配置节点中：

{
    "compilerOptions": {
        "types": ["mocha"]
    }
}

　　否则，直接运行测试，你可能会遇到下面这样的错误：

TSError: ⨯ Unable to compile TypeScript:
test/stack.ts:4:1 - error TS2593: Cannot find name 'describe'. Do you need to install type definitions for a test runner? Try `npm i --save-dev @types/jest` or `npm i --save-dev @types/mocha` and then add 'jest' or 'mocha' to the types field in your tsconfig.

　　所有工作准备就绪后，我们通过下面的命令直接运行测试：

npm run tests

　　你也可以在Visual Studio Code的集成终端窗口中运行上面的命令（View > Terminal）。如果一切正常，你应该会得到如下图所示的结果（所有9个测试用例都检测成功）：

 　　注意这里所有的代码，包括测试用例，都是用TypeScript编写的。此外，借助于Visual Studio Code编辑器，你还可以在编译时进行类型检查，泛型类型审查以及获得对JavaScript所进行的一系列其它增强。

在Visual Studio Code中使用调试器在线调试代码

　　我们不仅仅只能运行测试，我们还可以做得更好。如果我们的测试用例在运行中遇到问题怎么办？例如，让我们在src/Stack.ts文件中加入一行代码，使isEmpty()方法始终报错：

isEmpty(): boolean {
    throw new Error("Something went wrong");
    return this._items.length === 0;
}

　　重新运行测试，首先失败的就是第三个测试用例——"can be pushed upon"。我很想知道它为什么会失败！在Visual Studio Code中打开Run and Debug：

 　　然后左侧的窗口变成下面这样：

 　　在进行调试之前，我需要告诉Visual Studio Code如何在调试器中运行测试，点击Run and Debug按钮下方的create a launch.json file链接，然后在弹出的下拉列表中选择Node.js环境。这将在.vscode目录中创建一个launch.json配置文件，其中包含了一个默认的启动配置项，我们将该配置项删除，然后点击界面右下角的Add Configuration按钮，在弹出的列表中选择{} Node.js: Mocha Tests，这是运行mocha测试的基本配置项。不过，这里我们需要给mocha添加一些命令行参数，正如我们在package.json文件的script中向mocha添加的参数一样。

{
    // Use IntelliSense to learn about possible attributes.
    // Hover to view descriptions of existing attributes.
    // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "args": [
                "--require", "ts-node/register",
                "-u",
                "bdd",
                "--timeout",
                "999999",
                "--colors",
                "${workspaceFolder}/test/**/*.ts"
            ],
            "internalConsoleOptions": "openOnSessionStart",
            "name": "Mocha Tests",
            "program": "${workspaceFolder}/node_modules/mocha/bin/_mocha",
            "request": "launch",
            "type": "pwa-node"
        }
    ]
}

　　注意这里的args配置项，它包含了一些非常重要的配置，其中之一就是我们在package.json文件的script中向mocha添加的命令行参数"--require"和"ts-node/register"。另外就是"${WorkspaceFolder}/test/**/*.ts"用来指定测试文件所在的目录。还有一个就是我们将默认生成的配置项"tdd"改成"bdd"以确保mocha在Visual Studio Code的debugger模式下能正确运行。

　　现在，我们可以在测试代码中打断点：

 　　然后，在Visual Studio Code的Run and Debug窗口中点击绿色的运行按钮：

 　　一旦断点被命中，程序会暂停，然后你可以逐步跟踪代码执行：

 　　该控制条会显示在屏幕的顶部，从左到右依次是：

• 继续执行，直到下一个断点。
• 执行到下一个语句。
• 进入下一个语句内部。
• 跳出当前语句。
• 重新运行。
• 停止运行。

　　同时，Visual Studio Code的左侧也有一些和调试相关的窗口，其中包含当前程序运行的变量的信息（通常会非常有用）、被监视的变量的值、调用堆栈以及断点的位置信息等等。

　　我们可以试着来调试一下。前两个测试用例已经成功运行了，我们创建了stack类并且测试了它的size。在接下来的测试中我想要测试push()和peek()这两个方法。我们执行下面的操作：

• 跳过stack类的创建。
• 进入到push()方法内部。
• 在push()方法内部跳过stack数组的push()调用。

　　光标现在出现在push()方法的末尾，现在我可以查看一下变量的值——特别是this._items变量的值，因为它表示的是stack类中items的数量。目前一切看起来都很正常，让我们继续：

• 跳过push()方法的返回。
• 然后我们可以直接跳过对size()方法的测试语句，因为前面的测试用例已经测试过了。
• 进入到peek()方法内部。
• 进入到this.isEmpty()方法内部。
• 然后我们看到程序抛出一个异常。

 　　如果想要暂时隐藏断点使其在程序运行时不被命中，可以在左侧的breakpoints窗口中点击Toggle Activate Breakpoints。再次点击时可以激活所有已添加的断点。

　　你可以通过Visual Studio Code提供的这种在线调试工具来一步步跟踪执行我们的代码，从而分析每个步骤中各个变量的值，看看它们是否和你预期的一致。你熟知你的算法，在编码之前可以先在纸上将整个执行过程画一遍，然后看看最终程序运行时是否偏离了你的预期？

　　另外需要注意的是，在调试过程中，我们看到的是TypeScript代码，而不是编译之后的JavaScript代码。

　　现在我们可以使用Visual Studio Code来编写更多丰富的功能强大的TypeScript代码。