基于TypeMock Isolator 隔离框架的单元测试

周建辉

(南通纺织职业技术学院机电工程学院 江苏南通 226007)

0 引言

软件测试能使软件质量得到保障［1］，而作为最基本的单元测试能发现大部分的软件故障，它在软件开发特别是大型软件系统开发中地位非常重要［2］，它也为集成测试和系统测试的顺利进行奠定了基础。

从根本上说，单元测试就是针对系统的源代码编写测试代码，以判定某个特定条件下特定方法的行为是否符合预期。由于测试一个方法需要编写若干个测试方法，并且在有些情况下实现单元测试比较困难，所以单元测试工作量往往很大。

许多企业为了缩短项目开发周期，追求开发速度最大化，往往忽视了单元测试，直接进行功能测试，最后难以保证软件的高质量，反而为软件的纠错维护付出更高的成本。因此必须仔细分析单元测试面临的难题，寻找解决这些难题的途径，以提高测试效率，降低测试成本［3］。

1 单元测试面临的难题

在面向对象编程中，单元测试往往以类为单位，导致单元测试难以进行的原因有两个:

1)类依赖于一些其他难以进行人为控制的对象，例如文件系统、日期时间、Web 服务、Http-Conext 等，所以无法预期依赖项的返回值或行为，例如调用一个Web 服务的返回值根本无法预测，再例如在类中依赖于系统的当前时间，那么根本无法预测在测试代码执行时得到的当前时间。

2)类本身的设计不利于编写单元测试代码。例如被测试的方法被封装为私有的，那么在编写测试代码时就必须使用反射机制，增加了工作量。还有些方法调用层次很深，逻辑比较复杂，方法的返回结果不直观，导致对被测方法的预期结果无法轻易获得。

解决上述难题的传统方法是重构代码，而重构虽然能够使代码可测，但打破了原有代码的架构，不仅工作量巨大，而且无法保证不影响原有代码功能，更有甚者，有时被测代码根本不利于重构。

2 TypeMock Isolator 隔离框架［4］

能较好地解决上述难题的方法是应用隔离框架，隔离框架提供创建模拟对象和桩对象的一组可编程API。通过隔离框架的使用，可以相对容易解除与依赖对象的依赖，无需重构代码。对于大多数开发平台，都有相应的隔离框架，例如Java 有JMock 和EasyMock 等，.Net 有NMock、Moq、Rhino Mocks 和Typemock Isolator 等。

在这些隔离框架中Typemock Isolator 是一个非常强大的商业隔离框架，其工作原理如图1 所示。

图1 Typemock Isolator 工作原理

比起其他框架，该隔离框架有如下优点:

1)无论系统是如何设计，都可以通过一组简洁的API 调用将类和它的依赖隔离，它不强迫设计是可测试的，这是它最为突出的优点。

2)覆盖率分析可以立刻让测试人员了解到哪些代码已经被覆盖，哪些代码尚未被单元测试覆盖，从而不会遗漏未被测试的代码。

3)该工具与其他的开发工具能够很好地集成，例如Visual studio、VSTS、dotCover.。

3 应用

本文研究的单元测试针对南通中小企业IT 外包公共服务技术平台，该平台基于开源框架，系统架构复杂，由数据访问层项目、表示层项目、辅助项目、第三方组件项目等多个项目组成，大量代码依赖于配置文件、数据库、Web 服务、网络资源等，代码调用关系复杂，调用层次较深，在经过一系列单元测试工具的对比分析和实践检验后，隔离框架Typemock Isolator 圆满地解决了单元测试过程中遇到的难题。

3.1 测试环境搭建

搭建测试环境时操作系统选用Windows7，测试代码编写工具采用Visual Studio.Net 2010。然后在原有的平台解决方案中添加测试项目，用于撰写和运行测试代码，并在该项目中重新创建配置文件APP.config。

在单元测试中引入隔离框架Typemock Isolator7.0 之外，还需引入测试工具Test Driven.Net3.5 和单元测试框架NUnit［5］Test Driven .Net 是以插件的形式集成在Visual Studio［6］，它可以以调试模式运行测试代码，在无法确定到底是测试代码还是被测代码引发的测试不通过时，该模式极为有效。

图2 是平台单元测试所用到的组件部署架构。

图2 测试环境组件部署图

3.2 测试重点与测试组织

平台解决方案中项目众多，代码更是不计其数，虽然采用了相关工具和框架，但是单元测试的工作量仍然巨大，必须有重点地进行单元测试。

由于框架本身是开源的，经过广大志愿者的不断完善，已经相对成熟，故障较少，质量较高，所以作为次重点，而扩展项目和代码则是由项目组开发人员编写，项目时间比较紧，难免会存在故障，所以作为重点。

因为测试代码很多，需要较好的组织测试代码［7］。在组织代码时，采用如下几个方法:

1)针对每个被测项目，在测试项目中建立相应的文件夹，文件夹的命名方法为被测项目名+”.UnitTest”，例如平台解决方案中包含WebStore.Business 项目，那么对应的测试文件夹为Web-Store.Business.UnitTest。

2)针对每个被测项目下的类文件，在测试项目中建立相应的测试文件，文件名的命名规则为被测文件名+”Test”+”.cs”，为了避免被测项目和测试项目的命名空间冲突，将测试文件默认的命名空间名改为测试项目名+去掉'.'的所在文件夹名+”UnitTest”。例如要测试WebStore.Business 下的Coupon.cs，则在相应的测试文件夹下创建测试类文件CouponTest.cs，该类所在的命名空间为Web-StoreNunitTest.WebStoreBusinessUnitTest。

3)在测试文件中包含一个自动创建的类，在该类中会创建许多用于测试的方法，测试方法的命名规则为:public void 被测方法_Arrange 描述_Assert描述();其中Arrange 描述是指需要为该测试方法准备的数据、场景和条件等的描述，而Assert 描述是指执行被测方法后的返回值、可能产生的异常等的描述。例如测试方法

public void GetAllDisplayByOfferGuidAnd-Type_OfferGuidNotExists_ReturnNoRecord();表示被测试的是GetAllDisplayByOfferGuidAndType方法，测试条件为指定的OfferGuid 在数据库中不存在，返回结果应该为空记录。

3.3 典型案例

以本平台的母版页layout 的Page_Load 方法单元测试为例。该类方法的定义如下:

在对该方法进行单元测试时，存在如下一些困难。

语句1 声明的是一个protected 方法，该方法是私有的，不能通过对象直接调用;语句2 中的Http-Context 属性是Web 程序在运行时的Http 上下文环境，只有在运行时该属性才有意义，在单元测试时根本无法预测该属性的行为;语句3 调用的方法GetCurrentSiteSettings()依赖Http 上下文环境、服务器缓存和MySql 数据库，调用层次深，逻辑比较复杂;语句4 调用的方法SiteUtils.GetSkinBaseUrl 与Http 上下文环境相关;语句5 中调用的CacheHelper.GetCurrentPage()依赖于HttpContext 和数据库。

通过传统的代码重构、接缝等技术，不仅工作量巨大，而且难以管理，实际是行不通的。其他的一些隔离框架在使用时或多或少地存在一些缺陷，而采用Typemock Isolater 则非常容易实现单元测试。

这个被测方法的一个测试用例，如表1 所示。

表1 Page_Load 被测方法的一个测试用例

针对该测试用例的完整的测试代码如下:

语句1 创建一个HttpContext 伪对象，语句2设置HttpContext 静态属性Current 的值为语句1创建的伪对象，语句4 设置方法调用CacheHelper.GetCurrentSiteSettings()的返回值为null，语句5设置以任意参数调用方法SiteUtils.GetSkinBaseUrl的返回值为”http://127.0.0.1”，语句6 创建测试对象，语句7～9 构建调用类layout 的方法Page_Load 传入的参数，语句11 设置对象layoutobject.Page 属性的返回值，语句12 设置CacheHelper.GetCurrentPage 的返回值，语句13 调用layoutobject 的保护方法Page_Load，语句14 确认Cache-Helper.GetCurrentPage()被调用，语句15 确认layoutobject.FindControl("")未被调用。

分析一下，可以发现不管代码依赖什么，都只需要通过一组简单的API 调用完成伪对象的创建、属性值的设置和方法返回值的设定。代码低耦合，高内聚，几行代码就完成了单元测试代码的编写，无须重构，无须接缝。

3.4 运行

在.Net 中，可以方便地执行测试代码，测试代码的缩略图如图3 所示。

右键单击图1 中左上角的［Test，Isolated］，会弹出如图4 所示的菜单。

图3 测试代码略图

图4 运行菜单

点击Run Test(s)菜单项，测试代码自动执行，上述测试代码的执行结果如图5 所示。

图5 测试结果

4 结束语

通过实践可以证明，应用TypeMock Isolator隔离框架可以方便地创建模拟对象和桩对象，撰写单元测试代码简单易读，结合其他测试工具，可以非常轻松地完成单元测试任务，较好地解决了单元测试面临的问题［8］，实现了一定程度的测试自动化［9］。不过该框架是商业框架，需要付费，一定程度上限制了该框架的推广使用。

［1］陈静.单元测试在软件开发过程中的作用［J］.舰船电子对抗，2006(3):63-65.

［2］王鹏，习媛媛，马丽，等.单元测试在软件质量保证中的应用研究［J］.山西财经大学学报，2009(2):217-218.

［3］高共革，杨静.基于.Net 的单元测试自动化方法研究［J］.微计算机信息，2008(19):280-281.

［4］刘赟.基于模拟对象Mock Object 的单元测试研究［J］.电脑知识与技术，2008(5):878-881.

［5］林勤花.使用NUnit 在.net 编程中进行单元测试［J］.科技信息，2008(24):410-411.

［6］刘娟，李红生.TestDriven.Net 在软件系统单元测试中的应用［J］.信息技术与信息化，2010(5):61-63.

［7］蔡高亮.软件单元测试［J］.信息技术与标准化，2008(1-2):41-43.

［8］马小龙.C 测试项目在数据库单元测试中的应用［J］.电脑编程技巧与维护，2010(4):64-66.

［9］王卫霞.一种基于控制流的web 应用系统测试方法的探讨［J］.常州信息职业技术学院学报，2008(6):18-20，61.