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時(shí)間：2007-08-20 作者：廖雪峰 瀏覽次數： 620 本文關(guān)鍵字：單元測試，DAO，JUnit

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　　單元測試作為保證軟件質(zhì)量及重構的基礎，早已獲得廣大開(kāi)發(fā)人員的認可。單元測試是一種細粒度的測試，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)人員在提交功能模塊時(shí)也同時(shí)提交相應的單元測試。對于大多數開(kāi)發(fā)人員來(lái)講，編寫(xiě)單元測試已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須的流程和最佳實(shí)踐。

　　對普通的邏輯組件編寫(xiě)單元測試是一件容易的事情，由于邏輯組件通常只需要內存資源，因此，設置好輸入輸出即可編寫(xiě)有效的單元測試。對于稍微復雜一點(diǎn)的組件，例如Servlet，我們可以自行編寫(xiě)模擬對象，以便模擬HttpRequest和HttpResponse等對象，或者，使用EasyMock之類(lèi)的動(dòng)態(tài)模擬庫，可以對任意接口實(shí)現相應的模擬對象，從而對依賴(lài)接口的組件進(jìn)行有效的單元測試。

　　在J2EE開(kāi)發(fā)中，對DAO組件編寫(xiě)單元測試往往是一件非常復雜的任務(wù)。和其他組件不通，DAO組件通常依賴(lài)于底層數據庫，以及JDBC接口或者某個(gè)ORM框架（如Hibernate），對DAO組件的測試往往還需引入事務(wù)，這更增加了編寫(xiě)單元測試的復雜性。雖然使用EasyMock也可以模擬出任意的JDBC接口對象，或者ORM框架的主要接口，但其復雜性往往非常高，需要編寫(xiě)大量的模擬代碼，且代碼復用度很低，甚至不如直接在真實(shí)的數據庫環(huán)境下測試。不過(guò)，使用真實(shí)數據庫環(huán)境也有一個(gè)明顯的弊端，我們需要準備數據庫環(huán)境，準備初始數據，并且每次運行單元測試后，其數據庫現有的數據將直接影響到下一次測試，難以實(shí)現“即時(shí)運行，反復運行”單元測試的良好實(shí)踐。

　　本文針對DAO組件給出一種較為合適的單元測試的編寫(xiě)策略。在JavaEE開(kāi)發(fā)網(wǎng)（http://www.javaeedev.com）的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了對DAO組件進(jìn)行有效的單元測試，我們采用HSQLDB這一小巧的純Java數據庫作為測試時(shí)期的數據庫環(huán)境，配合Ant，實(shí)現了自動(dòng)生成數據庫腳本，測試前自動(dòng)初始化數據庫，極大地簡(jiǎn)化了DAO組件的單元測試的編寫(xiě)。
在Java領(lǐng)域，JUnit作為第一個(gè)單元測試框架已經(jīng)獲得了最廣泛的應用，無(wú)可爭議地成為Java領(lǐng)域單元測試的標準框架。本文以最新的JUnit 4版本為例，演示如何創(chuàng )建對DAO組件的單元測試用例。

　　JavaEEdev的持久層使用Hibernate 3.2，底層數據庫為MySQL。為了演示如何對DAO進(jìn)行單元測試，我們將其簡(jiǎn)化為一個(gè)DAOTest工程：

　　由于將Hibernate的Transaction綁定在Thread上，因此，HibernateUtil類(lèi)負責初始化SessionFactory以及獲取當前的Session：

　public class HibernateUtil {
private static final  SessionFactory sessionFactory;
static {
try {
sessionFactory =  new AnnotationConfiguration()
.configure()
.buildSessionFactory();
}
catch(Exception e) {
throw new  ExceptionInInitializerError(e);
}
}  public static Session  getCurrentSession() {
return  sessionFactory.getCurrentSession();
}
}

　　HibernateUtil還包含了一些輔助方法，如：

　public static Object query(Class clazz, Serializable id);
public static void createEntity(Object entity);
public static Object queryForObject(String hql, Object[] params);
public static List queryForList(String hql, Object[] params);

　　在此不再多述。

　　實(shí)體類(lèi)User使用JPA注解，代表一個(gè)用戶(hù)：

  @Entity
@Table(name="T_USER")
public class User {
public static final  String REGEX_USERNAME = "[a-z0-9][a-z0-9\\-]{1,18}[a-z0-9]";
public static final  String REGEX_PASSWORD = "[a-f0-9]{32}";
public static final  String REGEX_EMAIL = "([0-9a-zA-Z]([-.\\w]*[0-9a-zA-Z])*@([0-9a-zA-Z][-\\w]*[0-9a-zA-Z]\\.)+[a-zA-Z]{2,9})";private String  username;     // 用戶(hù)名 
private String  password;     // MD5口令 
private boolean  admin;       // 是否是管理員 
private String  email;        // 電子郵件 
private int  emailValidation; // 電子郵件驗證碼 
private long  createdDate;    // 創(chuàng  )建時(shí)間 
private long  lockDate;       // 鎖定時(shí)間public User() {}public User(String  username, String password, boolean admin, long lastSignOnDate) {
this.username = username;
this.password =  password;
this.admin = admin;
}@Id
@Column(updatable=false,  length=20)
@Pattern(regex=REGEX_USERNAME)
public String  getUsername() { return username; }
public void setUsername(String  username) { this.username = username; }@Column(nullable=false,  length=32)
@Pattern(regex=REGEX_PASSWORD)
public String  getPassword() { return password; }
public void  setPassword(String password) { this.password = password; }@Column(nullable=false,  length=50)
@Pattern(regex=REGEX_EMAIL)
public String getEmail()  { return email; }
public void  setEmail(String email) { this.email = email; }@Column(nullable=false)
public boolean getAdmin()  { return admin; }
public void  setAdmin(boolean admin) { this.admin = admin; }@Column(nullable=false,  updatable=false)
public long  getCreatedDate() { return createdDate; }
public void  setCreatedDate(long createdDate) { this.createdDate = createdDate; }@Column(nullable=false)
public int  getEmailValidation() { return emailValidation; }
public void  setEmailValidation(int emailValidation) { this.emailValidation =  emailValidation; }@Column(nullable=false)
public long getLockDate()  { return lockDate; }
public void  setLockDate(long lockDate) { this.lockDate = lockDate; }@Transient
public boolean  getEmailValidated() { return emailValidation==0; }@Transient
public boolean  getLocked() {
return !admin  && lockDate>0 && lockDate>System.currentTimeMillis();
}
}

　　實(shí)體類(lèi)PasswordTicket代表一個(gè)重置口令的請求：

  @Entity
@Table(name="T_PWDT")
public class PasswordTicket {
private String id;
private User user;
private String ticket;
private long createdDate;@Id
@Column(nullable=false, updatable=false,  length=32)
@GeneratedValue(generator="system-uuid")
@GenericGenerator(name="system-uuid",  strategy="uuid")
public String getId() {  return id; }
protected void  setId(String id) { this.id = id; }@ManyToOne
@JoinColumn(nullable=false, updatable=false)
public User getUser() {  return user; }
public void setUser(User  user) { this.user = user; }@Column(nullable=false,  updatable=false, length=32)
public String getTicket()  { return ticket; }
public void  setTicket(String ticket) { this.ticket = ticket; }@Column(nullable=false,  updatable=false)
public long  getCreatedDate() { return createdDate; }
public void  setCreatedDate(long createdDate) { this.createdDate = createdDate; }
}

　　UserDao接口定義了對用戶(hù)的相關(guān)操作：

　public interface UserDao {
User  queryForSignOn(String username);
User queryUser(String  username);
void createUser(User  user);
void updateUser(User  user);
boolean  updateEmailValidation(String username, int ticket);
String  createPasswordTicket(User user);
boolean  updatePassword(String username, String oldPassword, String newPassword);
boolean  queryResetPassword(User user, String ticket);
boolean  updateResetPassword(User user, String ticket, String password);
void updateLock(User  user, long lockTime);
void updateUnlock(User  user);
}

　　UserDaoImpl是其實(shí)現類(lèi)：

　public class UserDaoImpl implements UserDao {
public User  queryForSignOn(String username) {
User user =  queryUser(username);
if(user.getLocked())
throw new  LockException(user.getLockDate());
return user;
}public User  queryUser(String username) {
return (User)  HibernateUtil.query(User.class, username);
}public void  createUser(User user) {
user.setEmailValidation((int)(Math.random() * 1000000) + 0xf);
HibernateUtil.createEntity(user);
}
// 其余方法略 
...
}

　　由于將Hibernate事務(wù)綁定在Thread上，因此，實(shí)際的客戶(hù)端調用DAO組件時(shí)，還必須加入事務(wù)代碼：

　Transaction tx =  HibernateUtil.getCurrentSession().beginTransaction();
try {
dao.xxx();
tx.commit();
}
catch(Exception e) {
tx.rollback();
throw e;
}

　　下面，我們開(kāi)始對DAO組件編寫(xiě)單元測試。前面提到了HSQLDB這一小巧的純Java數據庫。HSQLDB除了提供完整的JDBC驅動(dòng)以及事務(wù)支持外，HSQLDB還提供了進(jìn)程外模式（與普通數據庫類(lèi)似）和進(jìn)程內模式（In-Process），以及文件和內存兩種存儲模式。我們將HSQLDB設定為進(jìn)程內模式及僅使用內存存儲，這樣，在運行JUnit測試時(shí)，可以直接在測試代碼中啟動(dòng)HSQLDB。測試完畢后，由于測試數據并沒(méi)有保存在文件上，因此，不必清理數據庫。

　　此外，為了執行批量測試，在每個(gè)獨立的DAO單元測試運行前，我們都執行一個(gè)初始化腳本，重新建立所有的表。該初始化腳本是通過(guò)HibernateTool自動(dòng)生成的，稍后我們還會(huì )討論。下圖是單元測試的執行順序：

　　在編寫(xiě)測試類(lèi)之前，我們首先準備了一個(gè)TransactionCallback抽象類(lèi)，該類(lèi)通過(guò)Template模式將DAO調用代碼通過(guò)事務(wù)包裝起來(lái)：

　public abstract class TransactionCallback {
public final Object  execute() throws Exception {
Transaction tx =  HibernateUtil.getCurrentSession().beginTransaction();
try {
Object r =  doInTransaction();
tx.commit();
return r;
}
catch(Exception e) {
tx.rollback();
throw e;
}
}
// 模板方法： 
protected abstract Object  doInTransaction() throws Exception;
}

　　其原理是使用JDK提供的動(dòng)態(tài)代理。由于JDK的動(dòng)態(tài)代理只能對接口代理，因此，要求DAO組件必須實(shí)現接口。如果只有具體的實(shí)現類(lèi)，則只能考慮CGLIB之類(lèi)的第三方庫，在此我們不作更多討論。

　　下面我們需要編寫(xiě)DatabaseFixture，負責啟動(dòng)HSQLDB數據庫，并在@Before方法中初始化數據庫表。該DatabaseFixture可以在所有的DAO組件的單元測試類(lèi)中復用：

　public class DatabaseFixture {
private static Server  server = null; // 持有HSQLDB的實(shí)例 
private static final  String DATABASE_NAME = "javaeedev"; // 數據庫名稱(chēng) 
private static final  String SCHEMA_FILE = "schema.sql"; // 數據庫初始化腳本 
private static final  List<String> initSqls = new ArrayList<String>();@BeforeClass // 啟動(dòng)HSQLDB數據庫 
public static void  startDatabase() throws Exception {
if(server!=null)
return;
server = new  Server();
server.setDatabaseName(0,  DATABASE_NAME);
server.setDatabasePath(0, "mem:" + DATABASE_NAME);
server.setSilent(true);
server.start();
try {
Class.forName("org.hsqldb.jdbcDriver");
}
catch(ClassNotFoundException cnfe) {
throw new  RuntimeException(cnfe);
}
LineNumberReader  reader = null;
try {
reader = new  LineNumberReader(new  　　　InputStreamReader(DatabaseFixture.class.getClassLoader().getResourceAsStream(SCHEMA_FILE)));
for(;;) {
String line =  reader.readLine();
if(line==null) break;
// 將text類(lèi)型的字段改為varchar(2000)，因為HSQLDB不支持text： 
line =  line.trim().replace(" text ", " varchar(2000)  ").replace(" 　text,", " varchar(2000),");
if(!line.equals(""))
initSqls.add(line);
}
}
catch(IOException e)  {
throw new  RuntimeException(e);
}
finally {
if(reader!=null)  {
try {  reader.close(); } catch(IOException e) {}
}
}
}@Before // 執行初始化腳本 
public void initTables()  {
for(String sql :  initSqls) {
executeSQL(sql);
}
}static Connection  getConnection() throws SQLException {
return  DriverManager.getConnection("jdbc:hsqldb:mem:" + DATABASE_NAME,  "sa", "");
}static void  close(Statement stmt) {
if(stmt!=null) {
try {
stmt.close();
}
catch(SQLException e) {}
}
}static void  close(Connection conn) {
if(conn!=null) {
try {
conn.close();
}
catch(SQLException e) {}
}
}static void  executeSQL(String sql) {
Connection conn =  null;
Statement stmt =  null;
try {
conn =  getConnection();
boolean  autoCommit = conn.getAutoCommit();
conn.setAutoCommit(true);
stmt = conn.createStatement();
stmt.execute(sql);
conn.setAutoCommit(autoCommit);
}
catch(SQLException e)  {
log.warn("Execute failed: " + sql + "\nException: "  + e.getMessage());
}
finally {
close(stmt);
close(conn);
}
}public static Object  createProxy(final Object target) {
return  Proxy.newProxyInstance(
target.getClass().getClassLoader(),
target.getClass().getInterfaces(),
new  InvocationHandler() {
public  Object invoke(Object proxy, final Method method, final Object[] args) throws  Throwable {
return new TransactionCallback() {
@Override
protected Object doInTransaction() throws Exception {
return method.invoke(target, args);
}
}.execute();
}
}
);
}
}

　　注意DatabaseFixture的createProxy()方法，它將一個(gè)普通的DAO對象包裝為在事務(wù)范圍內執行的代理對象，即對于一個(gè)普通的DAO對象的方法調用前后，自動(dòng)地開(kāi)啟事務(wù)并根據異常情況提交或回滾事務(wù)。

　　下面是UserDaoImpl的單元測試類(lèi)：

　public class UserDaoImplTest extends DatabaseFixture {
private UserDao userDao =  new UserDaoImpl();
private UserDao proxy =  (UserDao)createProxy(userDao);@Test
public void  testQueryUser() {
User user =  newUser("test");
proxy.createUser(user);
User t =  proxy.queryUser("test");
assertEquals(user.getEmail(), t.getEmail());
}
}

　　注意到UserDaoImplTest持有兩個(gè)UserDao引用，userDao是普通的UserDaoImpl對象，而proxy則是將userDao進(jìn)行了事務(wù)封裝的對象。

　　由于UserDaoImplTest從DatabaseFixture繼承，因此，@Before方法在每個(gè)@Test方法調用前自動(dòng)調用，這樣，每個(gè)@Test方法執行前，數據庫都是一個(gè)經(jīng)過(guò)初始化的“干凈”的表。

　　對于普通的測試，如UserDao.queryUser()方法，直接調用proxy.queryUser()即可在事務(wù)內執行查詢(xún)，獲得返回結果。

　　對于異常測試，例如期待一個(gè)ResourceNotFoundException，就不能直接調用proxy.queryUser()方法，否則，將得到一個(gè)UndeclaredThrowableException：

　　這是因為通過(guò)反射調用拋出的異常被代理類(lèi)包裝為UndeclaredThrowableException，因此，對于異常測試，只能使用原始的userDao對象配合TransactionCallback實(shí)現：

　@Test(expected=ResourceNotFoundException.class)
public void testQueryNonExistUser() throws Exception {
new TransactionCallback()  {
protected Object  doInTransaction() throws Exception {
userDao.queryUser("nonexist");
return null;
}
}.execute();
}

　　到此為止，對DAO組件的單元測試已經(jīng)實(shí)現完畢。下一步，我們需要使用HibernateTool自動(dòng)生成數據庫腳本，免去維護SQL語(yǔ)句的麻煩。相關(guān)的Ant腳本片段如下：

　<target name="make-schema" depends="build"  description="create schema">
<taskdef  name="hibernatetool" classname="org.hibernate.tool.ant.HibernateToolTask">
<classpath  refid="build-classpath"/>
</taskdef>
<taskdef  name="annotationconfiguration"  classname="org.hibernate.tool.ant.AnnotationConfigurationTask">
<classpath  refid="build-classpath"/>
</taskdef>
<annotationconfiguration  configurationfile="${src.dir}/hibernate.cfg.xml"/>
<hibernatetool  destdir="${gen.dir}">
<classpath  refid="build-classpath"/>
<annotationconfiguration  configurationfile="${src.dir}/hibernate.cfg.xml"/>
<hbm2ddl
export="false"
drop="true"
create="true"
delimiter=";"
outputfilename="schema.sql"
destdir="${src.dir}"
/>
</hibernatetool>
</target>

　　完整的Ant腳本以及Hibernate配置文件請參考項目工程源代碼。

　　利用HSQLDB，我們已經(jīng)成功地簡(jiǎn)化了對DAO組件進(jìn)行單元測試。我發(fā)現這種方式能夠找出許多常見(jiàn)的bug：

• HQL語(yǔ)句的語(yǔ)法錯誤，包括SQL關(guān)鍵字和實(shí)體類(lèi)屬性的錯誤拼寫(xiě)，反復運行單元測試就可以不斷地修復許多這類(lèi)錯誤，而不需要等到通過(guò)Web頁(yè)面請求而調用DAO時(shí)才發(fā)現問(wèn)題；
• 傳入了不一致或者順序錯誤的HQL參數數組，導致Hibernate在運行期報錯；
• 一些邏輯錯誤，包括不允許的null屬性（常常由于忘記設置實(shí)體類(lèi)的屬性），更新實(shí)體時(shí)引發(fā)的數據邏輯狀態(tài)不一致。

　　總之，單元測試需要根據被測試類(lèi)的實(shí)際情況，編寫(xiě)最簡(jiǎn)單最有效的測試用例。本文旨在給出一種編寫(xiě)DAO組件單元測試的有效方法。

　　下載本文的全部源代碼。