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安卓项目如何做单元测试

安卓项目如何单元测试

2023-09-11 14:18:52 时间

前言

先说一下创建篇文章的目的，近期负责搭建公司的单元测试框架，于是查阅了网上的很多文章，以及参考了github上很多的项目例子，并且也进行了相当多的尝试。这其中花费了很多的精力，大约有两三周的时间，远远超乎我的预期。这其中有很多原因，比如安卓的单元测试项目依赖性太高，相关文章太老旧，github上项目复杂度不够等等。所以写一篇安卓如何去做单元测试的文章，来分享给有同样需求的小伙伴，避免踩到我踩过的坑。
另外就是很多人都把单元测试和功能测试搞混了，往往把单元测试做成了验证某些功能。一开始，我也被这样的问题所误导了，甚至于某些互联网大厂文章中讲解的单元测试，也是基于功能来验证的。
对于简单的项目，基于功能来验证确实可以实现，但是如果项目比较负责，整个功能流程很长的话，就会发现这样做的弊端：
1.需要梳理整个流程的功能，功能点多，单元测试代码就会很长，而且整个流程的相关依赖都需要mock。
2.耦合严重，因为涉及到了很多环节，任意一个环节的改动，都会导致单元测试代码失效。
所以，单元测试，更正确的方式应该是针对方法的级别，而方法中的所有依赖项，就是需要我们通过mock来解决的。

一.单元测试介绍

安卓单元测试介绍

目前单元测试主要分为两大类：
1.基于JVM虚拟机的单元测试，对应项目中的test目录，缺点是不支持安卓的环境。
2.基于真机的单元测试，对应项目中的androidTest目录，由于跑在真机上，自然是支持安卓环境的。缺点是不方便自动化集成。

考虑到后面准备把单元测试搞成一种可验证的规范，所以最终决定把方向定在了基于JVM虚拟机的这种方式。因为后续我们打算，提交代码后触发jenkins检查，只有通过单元测试的代码才允许merge，而这种方式必须依赖自动化集成。

单元测试优势：

1.项目重构时。单元测试会帮助我更好的识别出影响点。
2.让项目结构更合理。如果项目结构不合理，单元测试会很难写。
3.说明功能。单元测试用例会比注释更加清晰，告诉我们一个方法实现了哪些功能。
4.寻找冗余的点。写单元测试的时候，会帮助我们发现一些项目中一些冗余的点，比如某个方法多调用了1次。
5.方法的客观评价。通过单元测试的测试方法行数，可以客观评价项目中的方法复杂度（方法复杂度不易过高，过高的复杂度建议拆成多个方法）。

单元测试初步调研：

由于没有安卓的环境，所以如果跑在JVM上，就需要主动去模拟安卓的各种环境，而目前能够满足mock安卓环境的框架中，最好的无疑就是Robolectric了，并且这也是官方推荐的框架。解决了安卓环境的的mock问题后，我们还要解决方法中依赖项的问题，这样的框架有mockito和powermock。
mockito：基于cglib的动态代理实现的，可以mock掉替换掉类中的方法，构造方法，静态方法。
powermock：mockito的增强版本，基于JDK动态代理的方式，所以可以实现任何的替换。但是缺点是需要替换原有的运行注解，会导致跑单测有问题，而且很久不维护了。
虽然powermock的功能更大的的强大，但是由于不怎么维护，而且其框架中的一些特性和Robolectric是冲突的导致跑单测会有一些问题，所以最终选择使用mockito来解决我们所遇到的mock的问题。

二.简单的单元测试例子

相信大多数的读者，之前对单元测试的经验并不多，所以如果直接上来就讲我们实际项目中的使用，效果一定不会很好。所以，我们先来通过一些最简单的例子来讲解一下单元测试的用法。
先讲解最基本的三个例子：
1.最基本的单元测试验证；
2.验证某个方法是否被执行；
3.模拟各种不同的输入值。

1.最基本的单元测试验证

public class UnitTestDemo {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

我们的验证点为：a+b=c
则单元测试代码如下：

public class UnitTestDemoTest {
    UnitTestDemo demo;

    @Before
    public void init() {
        demo = new UnitTestDemo();
    }

    @Test
    public void testAdd() {
        int add = demo.add(3, 5);
        assertEquals(add, 8);
    }
}

2.验证某个方法是否被执行

public class UnitTestDemo {
    public ThirdPartySource source = new ThirdPartySource();
    
    public void showMessage() {
        source.thirdShowMessage();
    }
}

我们的验证点为：thirdShowMessage方法是否执行
则单元测试代码如下：

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class UnitTestDemoTest {
    UnitTestDemo demo;
    
    @Before
    public void init() {
        demo = new UnitTestDemo();
    }
    
    @Test
    public void testShowMessage() {
        ThirdPartySource mockSource = Mockito.mock(ThirdPartySource.class);
        demo.source = mockSource;
        demo.showMessage();
        Mockito.verify(mockSource).thirdShowMessage();
        Mockito.verify(mockSource, times(1)).thirdShowMessage();
    }
}

3.模拟各种不同的输入值

public class UnitTestDemo {
    public ThirdPartySource source = new ThirdPartySource();
    
    public String getMessage() {
        int num = source.getNum();
        if (num < 10) {
            return "0";
        }
        if (num == 10) {
            return "10";
        }
        return "100";
    }
}

我们的验证点有三个：
1.输入小于10的数，返回值是否为字符串"0"；
2.输入10，返回值是否为字符串"10"；
3.输入大于10的数，返回值是否为字符串"100"。
则单元测试代码如下：

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class UnitTestDemoTest {
    UnitTestDemo demo;

    @Before
    public void init() {
        demo = new UnitTestDemo();
    }
    
    @Test
    public void getMessage() {
        ThirdPartySource mockSource = Mockito.mock(ThirdPartySource.class);
        demo.source = mockSource;
    
        Mockito.when(mockSource.getNum()).thenReturn(1);
        String message = demo.getMessage();
        assertEquals("0", message);
    
        Mockito.when(mockSource.getNum()).thenReturn(10);
        message = demo.getMessage();
        assertEquals("10", message);
    
        Mockito.when(mockSource.getNum()).thenReturn(101);
        message = demo.getMessage();
        assertEquals("100", message);
    }
}

4.稍稍总结一下
整理一下上面的方法，以及其所对应的验证点，如下：

方法	验证点
add	输入两个参数之和是否等于目标值
showMessage	thirdShowMessage方法是否执行
getMessage	1.输入小于10的数，返回值是否为字符串"0"；2.输入10，返回值是否为字符串"10"，3.输入大于10的数，返回值是否为字符串"100"

三.基于现有项目做单元测试

有了对单元测试最基本的了解，我们就可以开始结合我们的实际项目，来讲解如何做单元测试了。
首先我们介绍一下基本的单元测试规范；
然后再讲一下gradle的配置问题，因为不同版本gradle版本的兼容问题会有很大问题。
最后，我们介绍下如何基于现有项目去做单元测试的。

3.1 单测规范

1.类对类，一一对应
如果需要对MainActivity写单元测试，则需要在test文件夹下，相同包名，创建MainActivityTest的单元测试类。
单元测试类的类名为：原类名+Test。
在这里插入图片描述

2.方法对方法，多对多
2.方法对方法。针对某个方法写代码单测，推荐使用一对一的场景。
比如针对updateErrorIv方法写单元测试，则单元测试的方法为：testIvErrorState()
当然，涉及到某些具体相关的业务，会出现多个方法对应一个单元测试方法的情况，这种情况也是完全可以的。

3.2 配置流程

1.gradle版本

gradle版本并不是强制要求，只是方便读者更方便的运行本项目，主要配置两块即可。
gradle版本设置为：6.7.1-all，tools版本甚至为4.2.2。

1.gradle-wrapper.properties中配置gradle-6.7.1-all版本。
distributionUrl=https\://services.gradle.org/distributions/gradle-6.7.1-all.zip

2.项目中build.gradle配置版本如下：

buildscript {
    dependencies {
        classpath "com.android.tools.build:gradle:4.2.2"
    }
}

2.依赖配置

app目录下的build.gradle下，配置如下依赖：

    testImplementation('junit:junit:4.13.2') {
        exclude group: 'org.hamcrest', module: 'hamcrest-core'
    }
    testImplementation "io.mockk:mockk:1.12.2"
    testImplementation "org.assertj:assertj-core:3.22.0"
    testImplementation "org.robolectric:robolectric:4.9.2"
    testImplementation('org.mockito:mockito-core:3.6.28') {
        exclude group: 'net.bytebuddy', module: 'byte-buddy'
        exclude group: 'net.bytebuddy', module: 'byte-buddy-agent'
    }
    testImplementation 'org.mockito:mockito-inline:5.2.0'
    testImplementation "androidx.test:core:1.3.0"

    testImplementation("org.hamcrest:hamcrest-core:1.3")
    testImplementation("org.assertj:assertj-core:2.6.0")
    testImplementation 'android.arch.core:core-testing:1.0.0-alpha3'
        testImplementation('org.bouncycastle:bcprov-jdk15on:1.65') {
        force = true
    }

3.创建单元测试类

创建单元测试类，@Before代表执行前的初始化操作。@Test代表执行单元测试操作。

@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class MainActivityTest {
    @Before
    public void init() {
       
    }
    
    @Test
    public void testAny() {
    
    }
}

3.3.单测样例介绍

MVP模式类型

页面主要功能介绍：
1.进入页面，注册自定义监听，退出页面，取消注册自定义监听。
2.首次进入或者回到页面的时候，请求数据并刷新页面，并且只请求一次。
3.展示fragment。
4.点击图标，会弹出dialog。

Activity单元测试介绍

相关代码：

public class MVPActivity extends FragmentActivity implements IMVPActivityContract.IMainActivityView, View.OnClickListener {

    MVPPresenter presenter;
    ImageView imgeView;
    TextView textDesc;
    boolean isFirst;
    AdapterListener listener;

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        initView();
        initListener();
        init();
    }

    private void initView() {
        imgeView = findViewById(R.id.image_view);
        textDesc = findViewById(R.id.text_desc);
        presenter = new MVPPresenter();
        imgeView.setOnClickListener(this);
    }

    private void initListener() {
        if (listener == null) {
            listener = new AdapterListener();
            DataAdapaterClient.getInstance().registerDataNotifyListener("key", listener);
        }
    }

    private void init() {
        new Handler().post(() -> {
            presenter.onAttach(this);
            //refresh Activity page
            presenter.requestInfo();
            //show fragment
            MVPFragment fragment = new MVPFragment();
            getSupportFragmentManager().beginTransaction().replace(R.id.frame_layout, fragment).commitAllowingStateLoss();
        });
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        //If the first time,refresh data
        if (isFirst) {
            presenter.requestInfo();
        } else {
            isFirst = true;
        }
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (listener != null) {
            DataAdapaterClient.getInstance().unRegisterDataNotifyListener(listener);
        }
    }

    @Override
    public void refreshPage(boolean isShow, String message) {
        imgeView.setVisibility(isShow ? View.VISIBLE : View.GONE);
        textDesc.setText(message);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(this);
        builder.setTitle("title");
        builder.setMessage("this is detail message!");
        builder.create().show();
    }

    public AdapterListener getAdapterListener() {
        return listener;
    }

    public class AdapterListener implements DataAdapaterClient.DataChangedListener {

        @Override
        public void onDataChanged(String var1, String var2) {
            //do somethind
        }
    }
}

页面代码逻辑梳理：
1.initView方法中，主要为初始化presenter，以及给成员变量中的view赋值；
2.initListener时，初始化listener，并且注册监听。onDestory时，取消注册；
3.init中，请求数据，并且注册fragment；
4.onResume中，非首次进入时要请求数据来刷新页面；
5.refreshPage中，根据所传数据，刷新当前页面；
6.onClick中，点击按钮，展示弹框。

汇总整理后，方法和验证点如下：
在这里插入图片描述
所以根据上面的汇总，我们最终的单元测试代码如下：
MVPActivityTest

presenter单元测试介绍

相关代码：

public class MVPPresenter implements IMVPActivityContract.IMainActivityPresenter {
    IMVPActivityContract.IMainActivityView mView;

    public void onAttach(IMVPActivityContract.IMainActivityView view) {
        this.mView = view;
    }

    @Override
    public void requestInfo() {
        //请求数据，订阅，并显示
        Consumer<InfoModel> consumer = this::processInfoAndRefreshPage;
        Flowable<InfoModel> observable = DataSource.getInstance().getDataInfo();
        Disposable disposable = observable
                .subscribeOn(Schedulers.io())
                .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
                .subscribe(consumer);
    }

    /**
     * action
     */
    public void processInfoAndRefreshPage(InfoModel infoModel) {
        int status = infoModel.status;
        String statusDesc = infoModel.statusDesc;
        mView.refreshPage(status != 200, statusDesc);
    }
}

presenter逻辑梳理：
1.onAttach方法进行页面绑定，验证点为：mView不为空。
2.requestInfo方法发起请求，返回值会调用processInfoAndRefreshPage方法进行刷新。
3.processInfoAndRefreshPage方法根据传参不同，执行不同的逻辑判断，然后刷新界面。

汇总整理后，方法和验证点如下：
在这里插入图片描述
所以根据上面的汇总，我们最终的单元测试代码如下：
MVPPresenterTest

四.项目常见问题解决

实际运行项目的时候，往往会遇到各种各样的问题。下面，我们列举一些经常遇到的问题，来讲解下我们是如何解决的。

4.1常见问题汇总

1.类中引用SO问题

因为单元测试基于JVM虚拟机，执行的是java的流程，并不会执行相关的安卓打包流程，所以引用的SO文件不会打包进最终产物当中，因此，直接运行项目，会提示SO找不到。
所以，更合适的方式是把相关的类进行mock替换掉。

如果遇到业务使用到了SO文件，则需要进行对这个对象进行mock，解除依赖。
比如，我们Model层获取数据时，使用到了SO。

	public class MVPPresenter{
	    @Override
	    public void requestInfo() {
		//请求数据，订阅，并显示
		Consumer<InfoModel> consumer = this::processInfoAndRefreshPage;
		Flowable<InfoModel> observable = DataSource.getInstance().getDataInfo();
		Disposable disposable = observable
			.subscribeOn(Schedulers.io())
			.observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
			.subscribe(consumer);
	    }	
    	}
	public class DataSource{
		public Flowable<InfoModel> getDataInfo() {
			//this us jni
			Java2CJNI java2CJNI = new Java2CJNI();
			Log.i("SoView", java2CJNI.java2C());
			return Flowable.create(emitter -> {
			    InfoModel infoModel = new InfoModel();
			    infoModel.status = 100;
			    infoModel.statusDesc = "fail";
			    emitter.onNext(infoModel);
			}, BackpressureStrategy.BUFFER);
		    }
	}

则我们可以通过mock对象MVPPresenter或DataSource来实现，从而避免请求到真正的getDataInfo()方法。
相关单测代码如下：

    MVPPresenter mockPresenter = mock(MVPPresenter.class);
    Mockito.doAnswer(invocation -> {
        //do nothing
        return null;
    }).when(mockPresenter).requestInfo();

2.解决XML中View类引用SO问题

如果XML引用了某个View的类，并且这个类使用到了SO，则需要整体这个View类。
比如：SoView中使用到了SO文件。
则会产生如下报错，因为

Caused by: java.lang.UnsatisfiedLinkError: no Java2C in java.library.path: [/Users/xxxx/Library/Java/Extensions, /Library/Java/Extensions, /Network/Library/Java/Extensions, /System/Library/Java/Extensions, /usr/lib/java, .]
	at java.base/java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:2670)

我们要整体替换掉这个使用SoView的类。
首先，创建SoViewMock类，参考：

@Implements(com.xt.unittestdemo.view.SoView.class)
public class SoViewMock extends ShadowView {

    @Before
    public void setUp() {

    }

    @Implementation
    public void __constructor__(Context context) {
        __constructor__(context, null);
    }

    @Implementation
    public void __constructor__(Context context, AttributeSet attrs) {
    }


    @Implementation
    protected void onAttachedToWindow() {

    }

    @Implementation
    protected void onDetachedFromWindow() {

    }

    @Implementation
    public void stop() {

    }
}

其次，单元测试类中进行响应的配置，替换掉SoView类。相关代码如下：

@Config(shadows = {SoViewMock.class}, manifest = Config.NONE, sdk = Build.VERSION_CODES.P)
@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class MVPActivityTest {

3.解决Activity中成员变量mock问题

我们Activity对象，一般要使用Robolectric构造的，而不能直接new，否则会不走Activity的生命周期。
但是Activity中的成员变量，则需要使用mock的，因为只有mock的才能进行执行次数以及其它相关的验证，所以，如何替换Activity中的成员变量，就是一个我们要解决的问题。
经过反复的尝试，最终发现了一个可行的方案，即MainActivity的onCreate()中经过handler转发后再使用成员变量进行相关操作，我们在观察到执行完onCreate()方法后，使用mock对象替换原始对象。

//原始类
public class MVPActivity extends Activity{
	protected void onCreate(@NonNull Bundle savedInstanceState) {
		new Handler().post(() -> {
			...使用成员变量进行相关操作
			presenter.requestInfo();
		};
	}
}

//单元测试类
@RunWith(RobolectricTestRunner.class)
public class MVPActivityTest {
	@Test
    	public void testMethod() {
		ActivityController<MVPActivity> controller = Robolectric.buildActivity(MVPActivity.class);
		MVPPresenter mockPresenter = mock(MVPPresenter.class);
		MVPActivity mainActivity = controller.create().start().get();
		//替换presenter操作
        	mainActivity.presenter = mockPresenter;
		controller.postCreate(null).resume().visible().topActivityResumed(true);
		//避免主线程looper阻塞
		ShadowLooper shadowLooper = ShadowLooper.getShadowMainLooper();
            	shadowLooper.runToEndOfTasks();
		//验证操作
		verify(mockPresenter, times(1)).requestInfo();
	}
}

这样，我们通过使用mock的presenter替换原有Activity中的presenter，从而方便我们对presenter中的相关方法进行验证，并且还不影响Activity的生命周期。

4.解决单例类的mock问题

虽然我们可以使用第一种的方案去mock整个单例类，但是这种mock的类，是不方便替换其中的方法。所以，对于单例类，我们可以使用替换getInstance方法的方式来进行替换。
这里以DataAdapaterClient为例，相关类结构如下：

public class DataAdapaterClient {
    Map<String, DataChangedListener> listenerMap = new HashMap<>();
    public static DataAdapaterClient getInstance() {
        return DataAdapaterClient.SingletonHolder.SINGLETON;
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final DataAdapaterClient SINGLETON = new DataAdapaterClient();
        private SingletonHolder() {
        }
    }
 }

我们可以通过mock生成DataAdapaterClient对象，然后通过hook掉静态方法getInstance()，实现每次返回的都是我们mock后的ataAdapaterClient对象。相关代码如下：

    DataAdapaterClient mockClient = mock(DataAdapaterClient.class);
        try (MockedStatic<DataAdapaterClient> ignored2 = mockStatic(DataAdapaterClient.class)) {
            when(DataAdapaterClient.getInstance()).thenReturn(mockClient);
        }
    }

5.解决异步的问题

比如我们presenter中，requestInfo方法中通过方法getDataInfo异步发送服务去请求。

    @Override
    public void requestInfo() {
        //请求数据，订阅，并显示
        Consumer<InfoModel> consumer = this::processInfoAndRefreshPage;
        Flowable<InfoModel> observable = DataSource.getInstance().getDataInfo();
        Disposable disposable = observable
                .subscribeOn(Schedulers.io())
                .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
                .subscribe(consumer);
    }

由于我们是mock的手段，并不会真的去发送请求，所以，我们需要mock掉getDataInfo的返回值或者回调。

    @Test
    public void testRequestInfo() {
        Flowable<InfoModel> noNetWorkFlowable = Flowable.create(emitter -> {
            InfoModel baseEntity = new InfoModel();
            InfoModel accountInfoEntity = new InfoModel();
            accountInfoEntity.status = 200;
            accountInfoEntity.statusDesc = "success";
            emitter.onNext(baseEntity);
        }, BackpressureStrategy.BUFFER);

        DataSource mock = mock(DataSource.class);
        try (MockedStatic<DataSource> ignored = mockStatic(DataSource.class)) {
            when(DataSource.getInstance()).thenReturn(mock);
            when(mock.getDataInfo()).thenReturn(noNetWorkFlowable);        
            presenter.requestInfo();
            ...
            //进行相关验证
        }
    }

4.2 常用排查手段

1.使用GPT
2.百度/google
3.参照网上现有的项目：
比如：Anki-Android
以及本项目：RobolectricDemo

开源项目RobolectricDemo欢迎大家fork/PR，补充更多场景的单元测试场景和解决方案。

五.参考文档

地址	介绍
https://github.com/ankidroid/Anki-Android	github上单测覆盖率较高的项目
https://github.com/mockito/mockito	github上mockito项目
https://github.com/robolectric/robolectric	github上robolectric项目
https://github.com/powermock/powermock	github上powermock项目
https://developer.android.com/reference/androidx/test/core/app/ActivityScenario	官方关于ActivityScenario的介绍ActivityScenario用于替代ActivityController

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