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

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

1.3   面向特定语言的，基于xUnit框架的自动化测试框架

    Junit  ： 主要测试用Java语言编写的代码

    CPPunit：主要测试用C++语言编写的代码

   unittest ， PyUnit：主要测试用python语言编写的代码

   MiniUnit:   主要用于测试C语言编写的代码

三、实验过程

1.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*/
}
}

 

2.测试用例设计

加法测试用例

由于产生和为100内的加法

设计正常测试用例

2+3=5

边界测试用例

55+45=100

56+45=101

 

期望输出：

加法测试结果如下
2+3=
55+45=

 

减法测试用例

 

100之内的减法，且差不可以小于0

设计正常测试用例

3-2=1

边界测试用例

3-3=0

1-2=-1

 

期望输出

减法测试结果如下
3-2=
3-3=

 

乘法测试用例

乘积小于等于100

设计正常测试用例

2*3=6

0乘用例

0*3=0

边界测试用例

10*10=100

11*10=110

期望输出

乘法测试结果如下
2*3=
0*3=
10*10=

除法测试用例

100以内除法，除数不可为0且必须整除

正常测试用例

6/2=3

不可整除用例

5/3=1

被除数为0用例

0/3=0

由于除数生成有0值判断，会提示异常，且代码内已避免此情况，此处不做处理

期望输出

除法测试结果如下
6/3=
0/3=

核对测试用例

核对两次答案1

分别输入A,+,1,0

期望输出

请回答：
A
您输入的不是正整数，请重新输入
+
您输入的不是正整数，请重新输入
1
答案正确
请回答：
0
答案错误

3.测试框架介绍，安装过程

junit框架介绍

JUnit是一个Java语言的单元测试框架。它由Kent Beck和Erich Gamma建立，逐渐成为源于Kent Beck的sUnit的xUnit家族中最为成功的一个。 JUnit有它自己的JUnit扩展生态圈。多数Java的开发环境都已经集成了JUnit作为单元测试的工具。 ^[1] 

JUnit是由 Erich Gamma 和 Kent Beck 编写的一个回归测试框架（regression testing framework）。Junit测试是程序员测试，即所谓白盒测试，因为程序员知道被测试的软件如何（How）完成功能和完成什么样（What）的功能。Junit是一套框架，继承TestCase类，就可以用Junit进行自动测试了。

 

特性

JUnit是一个开放源代码的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）。它包括以下特性：

1、用于测试期望结果的断言（Assertion）

2、用于共享共同测试数据的测试工具

3、用于方便的组织和运行测试的测试套件

4、图形和文本的测试运行器

 

安装过程

测试过程中使用的junit由myeclspe自带只需加入library库即可

操作流程如下

junit包的增加

测试类的创建

 

 

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));
 }

}

 

5.测试结果

初始测试用例结果：

①由于开始时，并未对答案输入进行异常处理，当输入答案的时候输入非数字会提示异常退出程序

调整前：

void check(int answer)
{  
 @SuppressWarnings("resource")
 Scanner scanner=new Scanner(System.in);
    int u_answer;
    System.out.println("请回答：");
    u_answer=scanner.nextInt();
 if(u_answer==answer)
 {  
  System.out.println("答案正确");
  t_answer++;
 }
 else
 {
 System.out.println("答案错误"); 
 }
}

并未进行异常处理

调整后：

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"); 
 }
}

增加了异常处理。

②方法实现不够得当

调整前

static void p_add(int answer)
{
 int left;
 int right;
 Random random=new Random();
 do{
  left=random.nextInt(101);
  right=random.nextInt(101);
  answer=left+right;
  }while(answer>100);
  System.out.println(left+"+"+right+"=");
}

每个计算式重复使用随机数产生，产生了容易代码，且参数传递方式不合理

调整后

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;
}

将随机数的产生置于main函数中，产生输入参数left，right，答案结果作为返回值处理。

上述调整完毕后

测试结果如下图，同预期结果相符，不合约束的测试用例并未产生实际输出结果

加法测试用例对比

输入	预期结果	实际结果
2+3=3	2+3=
55+45=100	55+45=
56+45=101	无输出

 

 

 

 

 

减法测试用例对比

输入	预期结果	实际结果
3-2=1	3-2=
3-3=0	3-3=
1-2=-1	无输出

 

 

 

 

 

 

乘法测试用例对比

输入	预期结果	实际结果
2*3=6	2*3=
0*3=0	0*3=
10*10=100	10*10=
11*10=110	无输出

 

 

 

 

 

 

除法测试用例对比

输入	预期结果	实际结果
6/2=3	6/2=
5/3=1	无输出
0/3=0	0/3=

 

 

 

 

 

校验模块测试用例对比

输入	预期结果	实际结果
字母A	您输入的不是正整数，请重新输入
字符+	您输入的不是正整数，请重新输入
答案1，输入答案1	答案正确
答案1，输入答案0	答案错误

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

实验小结

1.简单了解了junit框架的基本使用方法。

2.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。

3.加强了编码过程中对异常处理部分的认识和理解。

4.了解了测试用例基本的设计思路。

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：我觉得工匠一的做法好，从编码和单元测试角度来看，一边测试一边编码有助于养成良好的编码习惯，同时当出现问题时可以及时修正，有效减少工作量或者利益损失。

附录：

程序github地址：

https://github.com/rezero0523/sizeyunsuan_jiedui

程序运行结果示例