单元测试Mockito框架

单元测试Mockito框架

Mock 测试就是在测试过程中，对于某些 不容易构造（如 HttpServletRequest 必须在 Servlet 容器中才能构造出来）或者不容易获取 比较复杂 的对象（如 JDBC 中的 ResultSet 对象），用一个 虚拟 的对象（Mock 对象）来创建，以便测试方法。

Mockito的使用示例：

检验调对象相关行为是否被调用

import static org.mockito.Mockito.*;

// Mock creation
List mockedList = mock(List.class);

// Use mock object - it does not throw any "unexpected interaction" exception
mockedList.add("one"); //调用了add("one")行为
mockedList.clear(); //调用了clear()行为

// Selective, explicit, highly readable verification
verify(mockedList).add("one"); // 检验add("one")是否已被调用
verify(mockedList).clear(); // 检验clear()是否已被调用

这里 mock 了一个 List（这里只是为了用作 Demo 示例，通常对于 List 这种简单的类对象创建而言，直接 new 一个真实的对象即可，无需进行 mock），verify() 会检验对象是否在前面已经执行了相关行为，这里 mockedList 在 verify 之前已经执行了 add("one") 和 clear() 行为，所以verify() 会通过。

配置/方法行为

// you can mock concrete classes, not only interfaces
LinkedList mockedList = mock(LinkedList.class);
// stubbing appears before the actual execution
when(mockedList.get(0)).thenReturn("first");
// the following prints "first"
System.out.println(mockedList.get(0));
// the following prints "null" because get(999) was not stubbed
System.out.println(mockedList.get(999));

这里对几个比较重要的点进行解析：

when(mockedList.get(0)).thenReturn("first")

这句话 Mockito 会解析为：当对象 mockedList 调用 get()方法，并且参数为 0 时，返回结果为"first"，这相当于定制了我们 mock 对象的行为结果（mock LinkedList 对象为 mockedList，指定其行为 get(0)，则返回结果为 "first")。

mockedList.get(999)

由于 mockedList 没有指定 get(999) 的行为，所以其结果为 null。因为 Mockito 的底层原理是使用 cglib 动态生成一个 代理类对象，因此，mock 出来的对象其实质就是一个 代理，该代理在 没有配置/指定行为 的情况下，默认返回 空值。

上面的 Demo 使用的是 静态方法 mock() 模拟出一个实例，我们还可以通过注解 @Mock 也模拟出一个实例：

@Mock
private Intent mIntent;

@Rule
public MockitoRule mockitoRule = MockitoJUnit.rule();

@Test
public void mockAndroid(){
    Intent intent = mockIntent();
    assertThat(intent.getAction()).isEqualTo("com.yn.test.mockito");
    assertThat(intent.getStringExtra("Name")).isEqualTo("Whyn");
}

private Intent mockIntent(){
    when(mIntent.getAction()).thenReturn("com.yn.test.mockito");
    when(mIntent.getStringExtra("Name")).thenReturn("Whyn");
    return mIntent;
}

对于标记有 @Mock, @Spy, @InjectMocks 等注解的成员变量的 初始化 到目前为止有 2 种方法：

1. 对 JUnit 测试类添加 @RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
2. 在标示有 @Before 方法内调用初始化方法：MockitoAnnotations.initMocks(Object)

上面的测试用例，对于 @Mock 等注解的成员变量的初始化又多了一种方式 MockitoRule。规则 MockitoRule 会自动帮我们调用 MockitoAnnotations.initMocks(this) 去 实例化 出 注解 的成员变量，我们就无需手动进行初始化了。

Mockito的重要方法：

实例化虚拟对象

// You can mock concrete classes, not just interfaces
LinkedList mockedList = mock(LinkedList.class);

// Stubbing
when(mockedList.get(0)).thenReturn("first");
when(mockedList.get(1)).thenThrow(new RuntimeException());

// Following prints "first"
System.out.println(mockedList.get(0));
// Following throws runtime exception
System.out.println(mockedList.get(1));
// Following prints "null" because get(999) was not stubbed
System.out.println(mockedList.get(999));

// Although it is possible to verify a stubbed invocation, usually it's just redundant
// If your code cares what get(0) returns, then something else breaks (often even before verify() gets executed).
// If your code doesn't care what get(0) returns, then it should not be stubbed. Not convinced? See here.
verify(mockedList).get(0);

• 对于所有方法，mock 对象默认返回 null，原始类型/原始类型包装类 默认值，或者 空集合。比如对于 int/Integer 类型，则返回 0，对于 boolean/Boolean 则返回 false。
• 行为配置（stub）是可以被复写的：比如通常的对象行为是具有一定的配置，但是测试方法可以复写这个行为。请谨记行为复写可能表明潜在的行为太多了。
• 一旦配置了行为，方法总是会返回 配置值，无论该方法被调用了多少次。
• 最后一次行为配置是更加重要的，当你为一个带有相同参数的相同方法配置了很多次，最后一次起作用。

参数匹配

Mockito 通过参数对象的 equals() 方法来验证参数是否一致，当需要更多的灵活性时，可以使用参数匹配器：

// Stubbing using built-in anyInt() argument matcher
when(mockedList.get(anyInt())).thenReturn("element");
// Stubbing using custom matcher (let's say isValid() returns your own matcher implementation):
when(mockedList.contains(argThat(isValid()))).thenReturn("element");
// Following prints "element"
System.out.println(mockedList.get(999));
// You can also verify using an argument matcher
verify(mockedList).get(anyInt());
// Argument matchers can also be written as Java 8 Lambdas
verify(mockedList).add(argThat(someString -> someString.length() > 5));

参数匹配器 允许更加灵活的 验证 和 行为配置。更多 内置匹配器 和 自定义参数匹配器 例子请参考：ArgumentMatchers，MockitoHamcrest

注意：如果使用了参数匹配器，那么所有的参数都需要提供一个参数匹配器。

verify(mock).someMethod(anyInt(), anyString(), eq("third argument"));
// Above is correct - eq() is also an argument matcher
verify(mock).someMethod(anyInt(), anyString(), "third argument");
// Above is incorrect - exception will be thrown because third argument is given without an argument matcher.

类似 anyObject()，eq() 这类匹配器并不返回匹配数值。他们内部记录一个 匹配器堆栈 并返回一个空值（通常为 null）。这个实现是为了匹配 java 编译器的 静态类型安全，这样做的后果就是你不能在 检验/配置方法 外使用 anyObject()，eq() 等方法。

校验次数

LinkedList mockedList = mock(LinkedList.class);
// Use mock
mockedList.add("once");
mockedList.add("twice");
mockedList.add("twice");
mockedList.add("three times");
mockedList.add("three times");
mockedList.add("three times");

// Follow two verifications work exactly the same - times(1) is used by default
verify(mockedList).add("once");
verify(mockedList, times(1)).add("once");

// Exact number of invocations verification
verify(mockedList, times(2)).add("twice");
verify(mockedList, times(3)).add("three times");

// Verification using never(). never() is an alias to times(0)
verify(mockedList, never()).add("never happened");

// Verification using atLeast()/atMost()
verify(mockedList, atLeastOnce()).add("three times");
verify(mockedList, atLeast(2)).add("three times");
verify(mockedList, atMost(5)).add("three times");

校验次数方法常用的有如下几个：

Method	Meaning
times(n)	次数为n，默认为1（times(1)）
never()	次数为0，相当于times(0)
atLeast(n)	最少n次
atLeastOnce()	最少一次
atMost(n)	最多n次

抛出异常

doThrow(new RuntimeException()).when(mockedList).clear();
// following throws RuntimeException
mockedList.clear();

按顺序校验

有时对于一些行为，有先后顺序之分，所以，当我们在校验时，就需要考虑这个行为的先后顺序：

// A. Single mock whose methods must be invoked in a particular order
List singleMock = mock(List.class);
// Use a single mock
singleMock.add("was added first");
singleMock.add("was added second");
// Create an inOrder verifier for a single mock
InOrder inOrder = inOrder(singleMock);
// Following will make sure that add is first called with "was added first, then with "was added second"
inOrder.verify(singleMock).add("was added first");
inOrder.verify(singleMock).add("was added second");

// B. Multiple mocks that must be used in a particular order
List firstMock = mock(List.class);
List secondMock = mock(List.class);
// Use mocks
firstMock.add("was called first");
secondMock.add("was called second");
// Create inOrder object passing any mocks that need to be verified in order
InOrder inOrder = inOrder(firstMock, secondMock);
// Following will make sure that firstMock was called before secondMock
inOrder.verify(firstMock).add("was called first");
inOrder.verify(secondMock).add("was called second");

存根连续调用

对于同一个方法，如果我们想让其在 多次调用 中分别 返回不同 的数值，那么就可以使用存根连续调用：

when(mock.someMethod("some arg"))
    .thenThrow(new RuntimeException())
    .thenReturn("foo");

// First call: throws runtime exception:
mock.someMethod("some arg");
// Second call: prints "foo"
System.out.println(mock.someMethod("some arg"));
// Any consecutive call: prints "foo" as well (last stubbing wins).
System.out.println(mock.someMethod("some arg"));

也可以使用下面更简洁的存根连续调用方法：

when(mock.someMethod("some arg")).thenReturn("one", "two", "three");

注意：存根连续调用要求必须使用链式调用，如果使用的是同个方法的多个存根配置，那么只有最后一个起作用（覆盖前面的存根配置）。

// All mock.someMethod("some arg") calls will return "two"
when(mock.someMethod("some arg").thenReturn("one")
when(mock.someMethod("some arg").thenReturn("two")

无返回值函数

对于 返回类型 为 void 的方法，存根要求使用另一种形式的 when(Object) 函数，因为编译器要求括号内不能存在 void 方法。

例如，存根一个返回类型为 void 的方法，要求调用时抛出一个异常：

doThrow(new RuntimeException()).when(mockedList).clear();
// Following throws RuntimeException:
mockedList.clear();

监视真实对象

前面使用的都是 mock 出来一个对象。这样，当 没有配置/存根 其具体行为的话，结果就会返回 空类型。而如果使用 特务对象（spy），那么对于 没有存根 的行为，它会调用 原来对象 的方法。可以把 spy 想象成局部 mock。

List list = new LinkedList();
List spy = spy(list);

// Optionally, you can stub out some methods:
when(spy.size()).thenReturn(100);
// Use the spy calls *real* methods
spy.add("one");
spy.add("two");

// Prints "one" - the first element of a list
System.out.println(spy.get(0));
// Size() method was stubbed - 100 is printed
System.out.println(spy.size());
// Optionally, you can verify
verify(spy).add("one");
verify(spy).add("two");

注意：由于 spy 是局部 mock，所以有时候使用 when(Object) 时，无法做到存根作用。此时，就可以考虑使用 doReturn() | Answer() | Throw() 这类方法进行存根：

List list = new LinkedList();
List spy = spy(list);
// Impossible: real method is called so spy.get(0) throws IndexOutOfBoundsException (the list is yet empty)
when(spy.get(0)).thenReturn("foo");
// You have to use doReturn() for stubbing
doReturn("foo").when(spy).get(0);

spy 并不是 真实对象 的 代理。相反的，它对传递过来的 真实对象 进行 克隆。所以，对 真实对象 的任何操作，spy 对象并不会感知到。同理，对 spy 对象的任何操作，也不会影响到 真实对象。

当然，如果使用 mock 进行对象的 局部 mock，通过 doCallRealMethod() | thenCallRealMethod() 方法也是可以的：

// You can enable partial mock capabilities selectively on mocks:
Foo mock = mock(Foo.class);
// Be sure the real implementation is 'safe'.
// If real implementation throws exceptions or depends on specific state of the object then you're in trouble.
when(mock.someMethod()).thenCallRealMethod();

Mocktio的局限

1. 不能 mock 静态方法；
2. 不能 mock 构造器；
3. 不能 mock equals() 和 hashCode() 方法。

Mockito原理

对象生成原理肯定是动态代理，调用Mockito.mock生成mock代理类，首先是生成对应代理类class，如果多次调用Mockito.mock生成同样的mock代理类，肯定不会多次生成对应代理类class，而是在第一次生成之后保存到cache中，后续直接获取即可，对应代码如下：

// net.bytebuddy.TypeCache#findOrInsert
public Class<?> findOrInsert(ClassLoader classLoader, T key, Callable<Class<?>> lazy) {
    Class<?> type = find(classLoader, key);
    if (type != null) {
        // 已缓存直接返回
        return type;
    } else {
        return insert(classLoader, key, lazy.call());
    }
}
// org.mockito.internal.creation.bytebuddy.TypeCachingBytecodeGenerator#mockClass
public <T> Class<T> mockClass(final MockFeatures<T> params) {
    try {
        ClassLoader classLoader = params.mockedType.getClassLoader();
        return (Class<T>) typeCache.findOrInsert(classLoader,
                new MockitoMockKey(params.mockedType, params.interfaces, params.serializableMode, params.stripAnnotations),
                new Callable<Class<?>>() {
                    @Override
                    public Class<?> call() throws Exception {
                        // 动态生成代理类class
                        return bytecodeGenerator.mockClass(params);
                    }
                }, BOOTSTRAP_LOCK);
    } catch (IllegalArgumentException exception) {
        //
    }
}

动态生成代理类class对应方法：

org.mockito.internal.creation.bytebuddy.BytecodeGenerator#mockClass，如下：

public <T> Class<? extends T> mockClass(MockFeatures<T> features) {
    String name = nameFor(features.mockedType);
    DynamicType.Builder<T> builder =
            byteBuddy.subclass(features.mockedType)
                     .name(name)
                     .ignoreAlso(isGroovyMethod())
                     .annotateType(features.stripAnnotations
                         ? new Annotation[0]
                         : features.mockedType.getAnnotations())
                    // 方法处理器 DispatcherDefaultingToRealMethod
                     .implement(new ArrayList<Type>(features.interfaces))
                     .method(matcher)
                       .intercept(to(DispatcherDefaultingToRealMethod.class))
                       .transform(withModifiers(SynchronizationState.PLAIN))
                       .attribute(features.stripAnnotations
                           ? MethodAttributeAppender.NoOp.INSTANCE
                           : INCLUDING_RECEIVER)
                     .method(isHashCode())
                       .intercept(to(MockMethodInterceptor.ForHashCode.class))
                     .method(isEquals())
                       .intercept(to(MockMethodInterceptor.ForEquals.class))
                     .serialVersionUid(42L)
                     .defineField("mockitoInterceptor", MockMethodInterceptor.class, PRIVATE)
                     .implement(MockAccess.class)
                       .intercept(FieldAccessor.ofBeanProperty());
    if (features.serializableMode == SerializableMode.ACROSS_CLASSLOADERS) {
        builder = builder.implement(CrossClassLoaderSerializableMock.class)
                         .intercept(to(MockMethodInterceptor.ForWriteReplace.class));
    }
    if (readReplace != null) {
        builder = builder.defineMethod("readObject", void.class, Visibility.PRIVATE)
                .withParameters(ObjectInputStream.class)
                .throwing(ClassNotFoundException.class, IOException.class)
                .intercept(readReplace);
    }
    ClassLoader classLoader = new MultipleParentClassLoader.Builder()
        .append(features.mockedType)
        .append(features.interfaces)
        .append(currentThread().getContextClassLoader())
        .append(MockAccess.class, DispatcherDefaultingToRealMethod.class)
        .append(MockMethodInterceptor.class,
            MockMethodInterceptor.ForHashCode.class,
            MockMethodInterceptor.ForEquals.class).build(MockMethodInterceptor.class.getClassLoader());
    if (classLoader != features.mockedType.getClassLoader()) {
        assertVisibility(features.mockedType);
        for (Class<?> iFace : features.interfaces) {
            assertVisibility(iFace);
        }
        builder = builder.ignoreAlso(isPackagePrivate()
            .or(returns(isPackagePrivate()))
            .or(hasParameters(whereAny(hasType(isPackagePrivate())))));
    }
    return builder.make()
                  .load(classLoader, loader.resolveStrategy(features.mockedType, classLoader, name.startsWith(CODEGEN_PACKAGE)))
                  .getLoaded();
}

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/87523954

https://juejin.cn/post/6844903631137800206