单元测试第二弹——单元测试与单元测试框架

黑盒测试与白盒测试

在第一弹中我们介绍过，软件的测试包含单元测试、集成测试、系统测试和回归测试四个阶段。那么，这里我们先来看下各个阶段都使用怎样的测试方法。

软件测试，从测试方法上来区分可以分为黑盒测试、白盒测试和灰盒测试。

黑盒测试

黑盒测试，也称为功能测试。测试者不了解程序的内部情况，不需具备应用程序的代码、内部结构和编程语言的专门知识。只知道程序的输入、输出和系统的功能，这是从用户的角度针对软件界面、功能及外部结构进行测试，而不考虑程序内部逻辑结构。测试案例是依应用系统应该做的功能，照规范、规格或要求等设计。测试者选择有效输入和无效输入来验证是否正确的输出。
此测试方法可适合大部分的软件测试，如集成测试以及系统测试。

黑盒测试主要是为了发现以下几类错误：

是否有不正确或遗漏的功能？

在接口上，输入是否能正确的接受？能否输出正确的结果？

是否有数据结构错误或外部信息（例如数据文件）访问错误？

性能上是否能够满足要求？

是否有初始化或终止性错误？

白盒测试

白盒测试又称透明盒测试、结构测试等。测试应用程序的内部结构或运作，而不是测试应用程序的功能（即黑盒测试）。在白盒测试时，以编程语言的角度来设计测试案例。测试者输入数据验证数据流在程序中的流动路径，并确定适当的输出，类似测试电路中的节点。测试者了解待测试程序的内部结构、算法等信息，这是从程序设计者的角度对程序进行的测试。
白盒测试可以应用于单元测试、集成测试和系统的软件测试流程。

白盒测试主要是想对程序模块进行如下检查：

对程序模块的所有独立的执行路径至少测试一遍。

对所有的逻辑判定，取“真”与取“假”的两种情况都能至少测一遍。

在循环的边界和运行的界限内执行循环体。

测试内部数据结构的有效性，等等。

灰盒测试

灰盒测试，是介于白盒测试与黑盒测试之间的一种测试，灰盒测试多用于集成测试阶段，不仅关注输出、输入的正确性，同时也关注程序内部的情况。灰盒测试不像白盒那样详细、完整，但又比黑盒测试更关注程序的内部逻辑，常常是通过一些表征性的现象、事件、标志来判断内部的运行状态。

对代码做白盒测试

上面介绍了软件测试中的黑盒、白盒和灰盒测试。白盒测试被广泛的使用在单元测试阶段。

这里我们先来分析下，我们要进行单元测试，需要做哪些事情？因为单元测试的主要手段是白盒测试，白盒测试的测试方法是：测试者输入数据验证数据流在程序中的流动路径，并确定适当的输出。那么整个测试流程大概需要包含以下几个步骤：

• 初始化测试环境、准备测试数据。
• 调用需要被测试的单元。
• 收集结果，并与期望值比较。
• 测试数据清理。

以上四个步骤在每个单元在被测试的时候都需要被执行。举个例子，我们有一个除法运算的方法，我们要对他做单元测试。

public class Calculator{
    public float divide(float divisor，float dividend){
        return divisor/dividend;
    }
}

我们要在程序中验证上面这个方法的正确性，一般会写以下代码来测试他：

public class CalculatorTest{
    public static void main(String [] args){
        Calculator calculator = new Calculator();
        float result = calculator. divide(10.0,2.0);
        if(result == 5.0){
            System.out.println("divide test ok");
        }else{
            System.out.println("divide test failed");
        }
    }
}

这只是对该方法测试的第一个测试，如果我想测试这个方法在被除数是0的情况下会怎么样，那么我就要再写一个CalculatorTest2，然后重写写一个main方法，再重新定义一个Calculator对象，然后在调用divide方法的时候把第二个参数的值传为0。

其实上面的测试是存在很大问题的，因为在内存中并无法精确的存储浮点数，当我们把两个浮点数相除的时候结果并不一定可以精确的存储下来，而我们的逾期结果却是一个精确值，这样的比较可能会不相等的。但是这样的情况需要多个case才有可能被发现。

所以，我们在测试一个类中的一个方法的时候，可能要定义大量的类，然后需要分别执行，并且通过看控制台的输出才能确认结果。

这里，请先记住这些问题，因为，接下来我们要介绍的测试框架会帮我们解决这些问题的。

单元测试框架

通常，在没有特定框架支持下，我们在对一个方法进行单元测试的时候，无外乎是使用分支判断、异常处理、流程控制等来控制代码的执行，通过程序输出来表示方法的执行成功和失败。这样存在的最大问题就是我们每执行完一个单测之后，都要去控制台看输出才知道单元测试有没有成功，这明显是不合理的，因为单元测试是需要自动化执行的，程序没办法帮我们检查输出是否正确的。

单元测试框架就解决了这个问题，一旦使用了框架，加入单元测试相对来说会简单许多。通常，Java中常用的单元测试框架一般包含三个功能：测试工具、测试套件、测试运行器。

• 测试工具

  • 测试工具是一整套固定的工具用于基线测试。测试工具的目的是为了确保测试能够在共享且固定的环境中运行，因此保证测试结果的可重复性。一般负责初始化测试环境、准备测试数据和测试数据清理。

• 测试套件

  • 测试套件意味捆绑几个测试案例并且同时运行。

• 测试运行器

  • 用于执行测试案例。一般负责调用需要被测试的单元、收集结果、并与期望值比较。

除了以上这些功能之外，针对不同的功能，一般还会提供很多API和语法支持。

下一弹会重点介绍如何使用JUnit进行单元测试。

参考资料

白盒测试

黑盒测试

【软件测试】 黑盒测试、白盒测试、灰盒测试