Android 单元测试和 UI 测试初步实践

2019-12-12 14:19:50 浏览数 (1)

来源：https://dev-xu.cn/posts/1e6d7596.html

Android 测试简介

对于大多数 Android 商业项目，基本都是处于高速迭代的开发阶段，这个阶段不仅仅是对项目的开发效率，也对项目的产品质量提出了更高的要求。

通常大型项目都是通过黑盒测试等方式来提供质量相关的保障，但同时笔者认为也需要 Android 端的单元测试以及能自动在 Android 平台上运行的 UI 测试，这几种测试有以下几个优势：

  • 更早发现代码中存在的 bug 等问题，提前 fix bug；
  • 更好地设计：在进行项目重构的时候，保证重构的新代码能正确运行，这样就能在业务不断迭代的同时，更好地保障产品质量。

Android 测试代码位置

在 Android Studio 中新建新的项目时，它已自动为两种测试类型创建了对应的代码目录：

  • 单元测试用例：位于 module-name/src/test/java 目录下，只依赖 JVM 环境而不需要 Android 环境
  • InstrumentTest 测试/ UI 测试用例：位于 module-name/src/androidTest/java 目录下，在 Android 环境下才能运行

接下来，笔者将尝试为自己的项目（基于 MVP 架构开发）补充相应的单元测试用例和 UI 测试用例，来初步实践下如何在 Android 平台编写和运行相关的测试用例。

Android 单元测试实践

创建新用例

如果需要编写一个新的本地单元测试用例，只需打开你想测试的 java 代码文件，然后点击类名 – ⇧⌘T（Windows：Ctrl Shift T）– 选择要生成的方法 – 选择 test 文件夹，对应于本地单元测试 – 完成。

增加依赖库

需要 JUnit 和 Mockito 框架支持，所以在 build.gradle 中增加：

代码语言：javascript复制
testImplementation "junit:junit:4.12"

testImplementation "org.mockito:mockito-core:2.7.1"
编写测试代码

一般来说，编写一段测试代码需要三个步骤：

  • 环境初始化
  • 执行操作
  • 验证结果正确性

笔者主要测试的是 MVP 架构中 P 层的代码。在笔者的项目中，P 层是通过 Dagger2 机制，注入一个 DataManager，也就是数据获取源。同时也需要一个 V 层的代理，这样在 P 层通过数据源获取数据之后，就能将数据交给 V 层，由 V 层去展示。

代码调用大致逻辑如下：

代码语言：javascript复制
mPresenter = new NewsPresenter(mDataManager);
mPresenter.getNews();
mPresenter.attach(mView);
--> mView.showProgress(); // 在数据未加载完前加载进度条

--> mView.showNews(news);
--> mView.hideProgress(); // 在数据加载完后隐藏进度条

对应着，实际编写 P 层的单元测试用例的时候，并不需要一个真实的数据源，只需要通过 Mockito 框架，mock 出一个测试用的 DataManager 和 V 层代理。

对应着 Presenter 类，新创建的测试代码如下：

代码语言：javascript复制
/**
 * Created by Xu on 2019/04/05.
 *
 * @author Xu
 */
public class NewsPresenterTest {
@ClassRule
public static final RxImmediateSchedulerRule schedulers = new RxImmediateSchedulerRule();
    @Mock
private NewsContract.View view;
@Mock
protected DataManager mMockDataManager;
private NewsPresenter newsPresenter;

@Before
public void setUp() {
        MockitoAnnotations.initMocks(this);
        newsPresenter = new NewsPresenter(mMockDataManager);
        newsPresenter.attach(view);
    }

@Test
public void getNewsAndLoadIntoView() {
        TencentNewsResultBean resultBean = new TencentNewsResultBean();
        resultBean.setData(new ArrayList<>());
        when(mMockDataManager.getNews()).thenReturn(Flowable.just(resultBean));
        newsPresenter.getNews();
        // 测试model是否有获取数据
        verify(mMockDataManager).getNews();
        // 测试view是否调用相应接口
        verify(view).showProgress();
        verify(view).showNews(anyList());
        verify(view).hideProgress();
    }
    @After
public void tearDown() {
        newsPresenter.detach();
    }
}

在其中：

  1. 在代码开头，声明了一个 @ClassRule；

什么是 @ClassRule 呢？它跟 @Rule 注解几乎相同，可以在所有类方法开始前进行一些相关的初始化调用操作。使用这个注解，可以在执行测试用例的时候加入特有的操作，而不影响原有用例代码，有效减少耦合程度。

这里主要是因为项目中使用了 RxJava2，而 RxJava 是需要 Android 环境支持的，如果直接运行 JUnit 测试用例会报错，所以在此处增加了一个 @ClassRule，具体可参考 https://stackoverflow.com/questions/41121778/junit-rule-and-classrule

代码语言：javascript复制
/**
 * Created by Xu on 2019/04/05.
 *
 * @author Xu
 */
public class RxImmediateSchedulerRule implements TestRule {
private Scheduler immediate = new Scheduler() {
@Override
public Disposable scheduleDirect(@NonNull Runnable run, long delay, @NonNull TimeUnit unit) {
// this prevents StackOverflowErrors when scheduling with a delay
return super.scheduleDirect(run, 0, unit);
        }
        @Override
public Worker createWorker() {
return new ExecutorScheduler.ExecutorWorker(Runnable::run);
        }
    };
    @Override
public Statement apply(final Statement base, Description description) {
return new Statement() {
@Override
public void evaluate() throws Throwable {
                RxJavaPlugins.setInitIoSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
                RxJavaPlugins.setInitComputationSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
                RxJavaPlugins.setInitNewThreadSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
                RxJavaPlugins.setInitSingleSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
                RxAndroidPlugins.setInitMainThreadSchedulerHandler(scheduler -> immediate);
                try {
                    base.evaluate();
                } finally {
                    RxJavaPlugins.reset();
                    RxAndroidPlugins.reset();
                }
            }
        };
    }
}
  1. 采用 Mockito 框架 mock 一个测试用的 DataManager 和 V 层代理 NewsContract.View。所谓的 mock 就是创建一个类的虚假的对象，在测试环境中，用来替换掉真实的对象，以达到验证对象方法调用情况，或是指定这个对象的某些方法返回特定的值等；
  2. @Before 注解的方法会在执行测试用例之前执行，这里做一个初始化的操作，主要是 Mockito 框架的初始化及 presenter 的初始化；@After 注解的方法会在执行测试用例之后执行，这里做一个 presenter 的 detach() 操作，防止出现内存泄露等问题；
  3. @Test 注解的方法是实际执行的测试方法。这里根据之前的业务代码逻辑：
  • 环境初始化：由于 NewsPresenter 的业务逻辑中是需要 DataManager 返回一个 NewsResultBean 实例才能进行后续的操作，而 mock 的话只能返回一个空对象，所以在代码前两行笔者通过 Mockito 的 when() 方法，在程序调用 DataManager#getNews() 方法时返回一个空的 NewsResultBean 实例。
  • 执行操作：执行 P 层的 NewsPresenter#getNews()。在业务逻辑中，执行此方法之后，会先调用 DataManager#getNews()，然后将数据交给 V 层的代理。
  • 验证结果正确性：一般来说，我们要验证一个方法执行结果是否正确，最简单的方法的就是看执行完的方法输出是否与预期输出相一致。但在这里，NewsPresenter#getNews() 为一个 void 方法，没有返回值，那么该怎么验证呢？其实这个方法也是有输出的，输出就是：调用了 DataManager#getNews() 方法，获取到数据后调用 NewsContract.View#showNews(news) 显示数据。所以这里主要验证的是 DataManager#getNews() 和 NewsContract.View#showProgress()，NewsContract.View#showNews(news) 和 NewsContract.View#hideProgress() 这三个方法是否有被调用到，这里运用到 Mockito 的 verify() 方法。

至此，一个 Android 的单元测试用例编写完成。通过 Android Studio 直接运行此单元测试用例，结果如下：

需要明白一个点：单元测试它只是测试一个方法单元，它不是测试一整个 APP 的功能流程，即单元测试不会涉及到数据库或网络等复杂的外部环境。比如说这里我们只测试到 NewsPresenter#getNews() 方法，并没有测试 NewsFragment 的整个初始化到显示的过程是否正常，数据是否有误。（这样的测试往往称之为集成测试）

Android UI 测试实践

创建新用例

如果要编写一个新的本地 UI 测试用例，只需打开你想测试的 java 代码文件，然后点击类名 – ⇧⌘T（Windows：Ctrl Shift T）– 选择要生成的方法 – 选择 androidTest 文件夹，对应于本地 UI 测试 – 完成。

增加依赖库

需要 Espresso 框架支持，所以在 build.gradle 中增加（注意是 androidTestImplementation）：

代码语言：javascript复制
androidTestImplementation "androidx.test:runner:1.1.0"

androidTestImplementation "androidx.test:rules:1.1.0"

androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-core:3.0.2"

androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-contrib:3.0.2"

androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-intents:3.0.2"

androidTestImplementation "androidx.test.espresso.idling:idling-concurrent:3.0.2"

androidTestImplementation "androidx.test.espresso:espresso-idling-resource:3.0.2"
编写测试代码

笔者主要测试的代码为 NewsDetailActivity，主要功能是加载 intent 传递过来的新闻标题和新闻原文地址，然后在 Toolbar 中显示新闻标题，在 Webview 中加载此新闻。

对应着，实际编写测试代码的时候，可以构造一个测试用的 intent，在 intent 中加入需要的测试数据，然后启动这个 activity，检查数据是否正确即可。这里我们借助 Espresso 框架，它有三个重要的组成部分：ViewMatchers（根据视图 id 或其他属性匹配指定的 View），ViewActions（执行 View 的某些行为，例如点击事件），ViewAssertions（检查 View 的某些状态，例如指定 View 是否显示在屏幕上）。

新创建的 UI 测试代码如下：

代码语言：javascript复制
/**
 * Created by Xu on 2019/04/09.
 */
@RunWith(AndroidJUnit4.class)
@LargeTest
public class NewsDetailActivityTest {
    @Rule
public ActivityTestRule<NewsDetailActivity> newsDetailActivityActivityTestRule =
new ActivityTestRule<>(NewsDetailActivity.class, true, false);
    @Before
public void setUp() {
        Intent intent = new Intent(InstrumentationRegistry.getInstrumentation().getTargetContext(), NewsDetailActivity.class);
        intent.putExtra(Constants.NEWS_URL, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_URL);
        intent.putExtra(Constants.NEWS_IMG, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_IMG);
        intent.putExtra(Constants.NEWS_TITLE, TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE);
        newsDetailActivityActivityTestRule.launchActivity(intent);
        IdlingRegistry.getInstance().register(newsDetailActivityActivityTestRule.getActivity().getCountingIdlingResource());
    }
    @Test
public void showNewsDetail() {
        onView(withId(R.id.toolbar)).check(matches(isDisplayed()));
        onView(withId(R.id.iv_news_detail_pic)).check(matches(isDisplayed()));
        onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(isDisplayed()));
        onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(withCollapsingToolbarLayoutText(is(TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE))));
    }
    @After
public void tearDown() {
        IdlingRegistry.getInstance().unregister(newsDetailActivityActivityTestRule.getActivity().getCountingIdlingResource());
    }
}

在其中：

  1. 在类声明的开头，添加了两个注解 @RunWith(AndroidJUnit4.class) 和 @LargeTest；

@RunWith 注解可以改变 JUnit 测试用例的的默认执行类，由于这里是需要 Android 环境且使用到 Espresso 框架，所以 @RunWith 选择 AndroidJUnit4 类。@LargeTest 表示此测试用例会使用到外部文件系统或者网络，并且运行时间大于 1000 ms。

  1. 声明了一个变量 newsDetailActivityActivityTestRule 并用 @Rule 注解，newsDetailActivityActivityTestRule 是 ActivityTestRule 的实例化对象。ActivityTestRule 主要用来测试单个 Activity，这个 Activity 将在 @Test 和 @Before 前启动。它其中包含一些基础功能，例如启动 Activity，获取当前 Activity 实例等；
  2. 同样的，这里 @Before 注解的方法会在执行测试用例之前执行，这里构造一个测试用 intent，最后通过 newsDetailActivityActivityTestRule#launchActivity(intent) 方法启动待测试 Activity，并做一个 IdlingResource 的绑定；@After 注解的方法会在执行测试用例之后执行，这里做一个 IdlingResource 的解绑操作；

什么是 IdlingResource 呢？

通常来说，大多数 APP 在设计业务功能的过程中，会有很多的异步任务，例如使用 Rxjava 发起网络请求等，但是 Espresso 并不知道你的异步任务什么时候结束，如果单纯使用 Thread.sleep() 等待异步回调的结果又过于“硬核”，所以需要借助于 IdlingResource 这个类。

它需要在业务代码中添加相关的逻辑。例如在 NewsDetailActivity 中，会接收到 intent 传递过来的新闻图片地址，然后使用 Glide 异步加载此图片，大致代码如下：

代码语言：javascript复制
public class NewsDetailActivity extends AppCompatActivity {
    @BindView(R.id.iv_news_detail_pic)
private ImageView ivNewsDetailPic;
    @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_news);
// 省略部分代码逻辑

// 开始发起异步操作，App开始进入忙碌状态
        EspressoIdlingResource.increment();

// 开始加载图片
        Glide.with(context).asBitmap().load(imgUrl).into(new GlideDrawableImageViewTarget(mAvatar) {
@Override
public void onResourceReady(@NonNull Bitmap resource, @Nullable Transition<? super Bitmap> transition) {
super.onResourceReady(resource, transition);
// 异步操作结束，将App设置成空闲状态
if (!EspressoIdlingResource.getIdlingResource().isIdleNow()) {
                    EspressoIdlingResource.decrement();
                }
            }
        });
    }

// 省略代码

@VisibleForTesting
public IdlingResource getCountingIdlingResource() {
return EspressoIdlingResource.getIdlingResource();
    }
}
public class EspressoIdlingResource {
private static final String RESOURCE = "GLOBAL";
    // Espresso 提供了一个实现好的 CountingIdlingResource 类
// 如果没有特别需求的话，直接使用它即可
private static CountingIdlingResource countingIdlingResource = new CountingIdlingResource(RESOURCE);
    public static void increment() {
        countingIdlingResource.increment();
    }
    public static void decrement() {
        countingIdlingResource.decrement();
    }
    public static IdlingResource getIdlingResource() {
if (countingIdlingResource == null) {
            countingIdlingResource = new CountingIdlingResource(RESOURCE);
        }
return countingIdlingResource;
    }
}

再加上我们在测试代码中声明的 IdlingRegistry.getInstance().register() 和 IdlingRegistry.getInstance().unregister() 方法，根据 APP 是否处于忙碌状态来判断异步任务是否完成，这样 Espresso 就能做到对异步任务进行相应的测试。

  1. @Test 注解的方法是实际执行的测试方法。这里根据之前的业务代码逻辑：
  • 环境初始化：模拟了测试的 intent 数据
  • 执行操作：加载 intent 传递过来的数据
  • 验证结果正确性：检查对应的 UI 样式是否正常显示测试数据，这里主要利用 Espresso 的 几个重要的 API：
    • onView()：获得视图 view，这里通过 withId() 方法搜索，即根据 id 来获取对应的 view
    • check()：检验视图 view，可以检查视图文本是否匹配或者视图是否显示等，主要依靠 match() 方法返回对应的匹配类，Espresso 也自带很多已封装好的 View Matchers 供使用

以链式代码的形式编写验证测试结果的代码，例如 onView(withId(R.id.toolbar)).check(matches(isDisplayed())); 意思就是获取 id 为 R.id.toolbar 的 view，检查这个 view 是否正常显示。

如果 Espresso 自带的 View Matchers 不能满足需求的话，我们也可以自定义一个 matcher，例如 onView(withId(R.id.clp_toolbar)).check(matches(withCollapsingToolbarLayoutText(is(TestConstants.NEWS_DETAIL_ACTIVITY_TEST_TITLE)))); ，我们获取到的 view 是一个 CollapsingToolbarLayout，是一个特殊样式的 Toolbar，我们要检查其中的标题是否与测试数据相匹配，我们可以编写自定义的 Matcher：

代码语言：javascript复制
public static Matcher<View> withCollapsingToolbarLayoutText(Matcher<String> stringMatcher) {
return new BoundedMatcher<View, CollapsingToolbarLayout>(CollapsingToolbarLayout.class) {
@Override
public void describeTo(Description description) {
            description.appendText("with CollapsingToolbarLayout title: ");
            stringMatcher.describeTo(description);
        }
        @Override
protected boolean matchesSafely(CollapsingToolbarLayout collapsingToolbarLayout) {
return stringMatcher.matches(collapsingToolbarLayout.getTitle());
        }
    };
}

这里传入一个 String 类型的匹配器（通过 is() 方法返回），返回一个 CollapsingToolbarLayout title 的 Matcher。

至此，一个 Android 的 UI 测试用例编写完成。通过 Android Studio 直接运行此用例，结果如下：

总结

本文主要从测试的两个不同粒度：单元测试和 UI 测试入手，综合参考 Google Sample 项目中的测试代码，做一个初步实践，分析编写并运行相关的测试用例。

笔者认为编写 Android 的测试用例的大致流程如下：

  1. 确定需要编写的测试用例粒度；
  2. 分析针对需要测试的页面，提取出较为重要且简短的业务代码逻辑；
  3. 根据这些逻辑，通过三步走（初始化–执行–验证）方法来设计测试用例，这里的业务逻辑不仅仅是指业务需求，还包括其他需要维护的业务或公共代码逻辑；
  4. 在做单元测试时，个人认为测试的业务逻辑不需要跨很多页面，在当前页面执行即可，以免增加单元测试用例的维护成本；
  5. 单元测试用例并不能直接提升代码质量，但能够在进行项目重构的时候，保证重构的新代码能正确运行，降低风险。

星云测试

http://www.teststars.cc

奇林软件

http://www.kylinpet.com

联合通测

http://www.quicktesting.net

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