Java JUnit 单元测试

一、JUnit 简介

JUnit 是一种用于 Java 编程语言的单元测试框架，它提供了一种简单而又标准化的方式来验证 Java 代码的正确性。JUnit 是基于测试驱动开发（TDD）的一个重要工具，它可以帮助开发者在编写代码时同时编写测试用例，保证代码质量并及时发现和修复问题。

JUnit 的主要目标是为 Java 提供一个自动化测试平台，让开发者能够快速、简单地运行和管理测试。JUnit 主要包括以下几个核心功能：

测试生命周期管理：如测试方法执行前后进行初始化和清理工作。
断言（Assertions）：用于验证代码输出是否符合预期。
异常处理：能够验证代码是否抛出预期的异常。
参数化测试：能够为一个测试方法提供不同的输入数据。

二、JUnit 的基本使用

JUnit 注解
- @Test：标记一个方法是测试方法。
- @Before：标记在每个测试方法之前执行的方法（初始化）。
- @After：标记在每个测试方法之后执行的方法（清理）。
- @BeforeClass：标记在类的所有测试方法之前执行的静态方法（只执行一次）。
- @AfterClass：标记在类的所有测试方法之后执行的静态方法（只执行一次）。
- @Ignore：标记不执行的测试方法。
断言（Assertions）
- assertEquals(expected, actual)：判断两个值是否相等。
- assertTrue(condition)：判断条件是否为真。
- assertFalse(condition)：判断条件是否为假。
- assertNull(value)：判断值是否为 null。
- assertNotNull(value)：判断值是否非 null。

三、JUnit 测试用例示例

1. 基本单元测试示例

测试方法：

import org.junit.Before;
import org.junit.After;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class CalculatorTest {
    private Calculator calculator;

    // 每个测试方法执行之前执行
    @Before
    public void setUp() {
        calculator = new Calculator(); // 初始化 Calculator 对象
    }

    // 每个测试方法执行之后执行
    @After
    public void tearDown() {
        calculator = null; // 清理资源
    }

    // 测试加法功能
    @Test
    public void testAdd() {
        int result = calculator.add(2, 3); // 调用 add 方法
        assertEquals(5, result); // 断言结果为 5
    }

    // 测试减法功能
    @Test
    public void testSubtract() {
        int result = calculator.subtract(5, 3); // 调用 subtract 方法
        assertEquals(2, result); // 断言结果为 2
    }
}

Calculator 类：

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

    public int subtract(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

解释：

使用 @Before 注解的方法会在每个测试方法执行之前被调用，用来进行初始化工作。这里创建了一个 Calculator 对象。
使用 @After 注解的方法会在每个测试方法执行之后被调用，用来进行清理工作。
测试方法使用 @Test 注解标记，JUnit 会自动执行这些方法。
使用 assertEquals(expected, actual) 方法来断言实际的计算结果是否与预期结果相符。

2. 测试异常

测试方法：

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class CalculatorTest {
    private Calculator calculator = new Calculator();

    // 测试除法功能，检查是否抛出除以零的异常
    @Test(expected = ArithmeticException.class)
    public void testDivideByZero() {
        calculator.divide(1, 0); // 应该抛出 ArithmeticException 异常
    }
}

Calculator 类（添加 divide 方法）：

public class Calculator {
    public int divide(int a, int b) {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException("不能除以零");
        }
        return a / b;
    }
}

解释：

@Test(expected = Exception.class) 用于验证测试方法是否会抛出预期的异常。
在 divide 方法中，如果除数为零，则抛出 ArithmeticException 异常。

3. 参数化测试

测试方法：

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.junit.runners.Parameterized;
import static org.junit.Assert.*;

import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;

@RunWith(Parameterized.class)
public class CalculatorParameterizedTest {
    private int a;
    private int b;
    private int expectedResult;

    // 构造函数
    public CalculatorParameterizedTest(int a, int b, int expectedResult) {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.expectedResult = expectedResult;
    }

    // 参数化测试的数据提供
    @Parameterized.Parameters
    public static Collection<Object[]> data() {
        return Arrays.asList(new Object[][] {
            { 1, 1, 2 },  // a + b = 2
            { 2, 3, 5 },  // a + b = 5
            { 3, 5, 8 }   // a + b = 8
        });
    }

    // 测试加法
    @Test
    public void testAdd() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        int result = calculator.add(a, b);
        assertEquals(expectedResult, result);
    }
}

解释：

@RunWith(Parameterized.class)：指定使用 JUnit 的参数化测试运行器。
@Parameterized.Parameters：注解用于提供测试数据，返回的集合中的每一个元素代表一组参数数据。
测试方法会为每一组参数数据执行一次，验证加法功能是否正确。

四、JUnit 进阶功能

1. JUnit 5 的新特性

JUnit 5 相比 JUnit 4 进行了许多改进，增加了更灵活的特性：
- @Test 注解不再要求方法必须是 public。
- 更灵活的生命周期管理（例如，支持类级别的 @BeforeAll 和 @AfterAll）。
- 支持嵌套测试（@Nested）。
- 提供了更多的断言方法和条件注解（如 @EnabledIf、@DisabledIf）。