实验五、单元测试
一、实验目的
1）掌握单元测试的方法
2) 学习XUnit测试原理及框架；
3）掌握使用测试框架进行单元测试的方法和过程。
二、实验内容与要求
1、了解单元测试的原理与框架
1.1 单元测试原理
单元测试（unit testing），是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般来说，要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，Java里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测功能模块。单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。
单元测试的内容包括
模块接口测试、局部数据结构测试、路径测试、错误处理测试、边界测试
（1）模块接口测试
模块接口测试是单元测试的基础。只有在数据能正确流入、流出模块的前提下，其他测试才有意义。模块接口测试也是集成测试的重点，这里进行的测试主要是为后面打好基础。测试接口正确与否应该考虑下列因素：
-输入的实际参数与形式参数的个数是否相同
-输入的实际参数与形式参数的属性是否匹配
-输入的实际参数与形式参数的量纲是否一致
-调用其他模块时所给实际参数的个数是否与被调模块的形参个数相同；
-调用其他模块时所给实际参数的属性是否与被调模块的形参属性匹配；
-调用其他模块时所给实际参数的量纲是否与被调模块的形参量纲一致；
-调用预定义函数时所用参数的个数、属性和次序是否正确；
-是否存在与当前入口点无关的参数引用；
-是否修改了只读型参数；
-对全程变量的定义各模块是否一致；
-是否把某些约束作为参数传递。
如果模块功能包括外部输入输出，还应该考虑下列因素：
-文件属性是否正确；
-OPEN/CLOSE语句是否正确；
-格式说明与输入输出语句是否匹配；
-缓冲区大小与记录长度是否匹配；
-文件使用前是否已经打开；
-是否处理了文件尾；
-是否处理了输入/输出错误；
-输出信息中是否有文字性错误。
-局部数据结构测试；
-边界条件测试；
-模块中所有独立执行通路测试；
（2）局部数据结构测试
检查局部数据结构是为了保证临时存储在模块内的数据在程序执行过程中完整、正确，局部功能是整个功能运行的基础。重点是一些函数是否正确执行，内部是否运行正确。局部数据结构往往是错误的根源，应仔细设计测试用例，力求发现下面几类错误：
-不合适或不相容的类型说明；
-变量无初值；
-变量初始化或省缺值有错；
-不正确的变量名（拼错或不正确地截断）；
-出现上溢、下溢和地址异常。
（3）边界条件测试
边界条件测试是单元测试中最重要的一项任务。众所周知，软件经常在边界上失效，采用边界值分析技术，针对边界值及其左、右设计测试用例，很有可能发现新的错误。边界条件测试是一项基础测试，也是后面系统测试中的功能测试的重点，边界测试执行的较好，可以大大提高程序健壮性。
（4）独立路径测试
在模块中应对每一条独立执行路径进行测试，单元测试的基本任务是保证模块中每条语句至少执行一次。测试目的主要是为了发现因错误计算、不正确的比较和不适当的控制流造成的错误。具体做法就是程序员逐条调试语句。常见的错误包括：
-误解或用错了算符优先级；
-混合类型运算；
-变量初值错；
-精度不够；
-表达式符号错。
（5）错误处理测试
检查模块的错误处理功能是否包含有错误或缺陷。例如，是否拒绝不合理的输入;出错的描述是否难以理解、是否对错误定位有误、是否出错原因报告有误、是否对错误条件的处理不正确;在对错误处理之前错误条件是否已经引起系统的干预等。
通常单元测试在编码阶段进行。在源程序代码编制完成，经过评审和验证，确认没有语法错误之后，就开始进行单元测试的测试用例设计。利用设计文档，设计可以验证程序功能、找出程序错误的多个测试用例。对于每一组输入，应有预期的正确结果。
1.2 测试框架
xUnit是各种代码驱动测试框架的统称,这些框架可以测试 软件的不同内容(单元),比如函数和类。xUnit框架的主要优点是,它提供了一个自动化测试的解决方案。可以避免多次编写重复
底层是xUnit的framwork，xUnit的类库，提供了对外的功能方法、工具类、api等
TestCase(具体的测试用例)去使用framwork
TestCase执行后会有TestResult
使用TestSuite控制TestCase的组合
TestRunner执行器，负责执行case
TestListener过程监听，监听case成功失败以及数据结果，输出到结果报告中
1.3 面向特定语言的，基于xUnit框架的自动化测试框架
Junit ： 主要测试用Java语言编写的代码
CPPunit：主要测试用C++语言编写的代码
unittest ， PyUnit：主要测试用python语言编写的代码
MiniUnit: 主要用于测试C语言编写的代码
三、实验过程
1.实验代码
package szys;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
public class Mass {
public static int correct = 0;
public static int front = 0;
public static int back = 0;
public static int end = 0;
public static int[] error = new int[30];
public static int[] errorId = new int[30];
public static int symbol;
public static int sSymbol;
public static int j = 0;
public static int k = 0;
public static int inResult = 0;
public static int corResult = 0;
public static int i = 0;
public static String[] errorSymbol = new String[30];
public static Random random = new Random();
public static Scanner inputNumber = new Scanner(System.in);
public static void calculate(int i) {
@SuppressWarnings("resource")
Scanner input = new Scanner(System.in);
switch (sSymbol) {
case 0: {
System.out.print(i + 1 + ". " + front + "-" + back + "+" + end + "=");
corResult = front - back + end;
inResult = input.nextInt();
if (inResult == corResult) {
correct++;
} else {
errorSymbol[j] = (front + "-" + back + "-" + end + "=" + corResult);
errorId[k] = i + 1;
j++;
k++;
}
break;
}
case 1: {
System.out.print(i + 1 + ". " + front + "-" + back + "-" + end + "=");
inResult = input.nextInt();
corResult = front - back - end;
if (inResult == corResult) {
correct++;
} else {
errorSymbol[j] = (front + " - " + back + "-" + end + "=" + corResult);
errorId[k] = i + 1;
j++;
k++;
}
break;
}
case 2: {
System.out.print(i + 1 + ". " + front + "-" + back + "*" + end + "=");
inResult = input.nextInt();
corResult = front - back * end;
if (inResult == corResult) {
correct++;
} else {
errorSymbol[j] = (front + "-" + back + "*" + end + "=" + corResult);
errorId[k] = i + 1;
j++;
k++;
}
break;
}
case 3: {
if (end == 0) {
end = random.nextInt(100);
}
while ((front + back) % end != 0) {
front = random.nextInt(100);
back = random.nextInt(100);
end = random.nextInt(99) + 1;
}
System.out.print(i + 1 + ". " + front + "-" + back + "/" + end + "=");
inResult = input.nextInt();
corResult = front - back / end;
if (inResult == corResult) {
correct++;
} else {
errorSymbol[j] = (front + "-" + back + "/" + end + "=" + corResult);
errorId[k] = i + 1;
j++;
k++;
}
break;
}
default:
break;
}
}
public static void main(String[] agrs) {
while (true) {
System.out.println("请输入题目数：");
int number = 0;
number = inputNumber.nextInt();
for (int i = 0; i < number; i++) {
front = random.nextInt(100);
back = random.nextInt(100);
symbol = random.nextInt(4);
switch (symbol) {
case 0:
{
sSymbol = random.nextInt(4);
end = random.nextInt(100);
calculate(i);
break;
}
case 1:
{
while (front < back) {
front = random.nextInt(100);
back = random.nextInt(100);
}
sSymbol = random.nextInt(4);
end = random.nextInt(100);
calculate(i);
break;
}
case 2:
{
sSymbol = random.nextInt(4);
end = random.nextInt(100);
calculate(i);
break;
}
case 3:
{
if (back == 0) {
back = random.nextInt(99) + 1;
}
while (front % back != 0) {
front = random.nextInt(100);
back = random.nextInt(99) + 1;
}
sSymbol = random.nextInt(4);
end = random.nextInt(100);
calculate(i);
break;
}
default:
break;
}
}
System.out.print("一共答对了" + correct + "道题\n" + "其中错误的题和其正确答案为：\n");
for (int m = 0; m < j; m++) {
System.out.print(errorId[m] + ". " + errorSymbol[m] + " ");
System.out.print("\n");
}
}
}
}
2.测试用例设计
加法测试用例
2+3=
55+45=
5-4=
3-3=
乘法测试用例
乘积小于等于100
设计正常测试用例
2*3=6
0乘用例
0*3=0
边界测试用例
10*10=100
11*10=110
期望输出
乘法测试结果如下
2*3=
0*3=
10*10=
除法测试用例
100以内除法，除数不可为0且必须整除
正常测试用例
6/2=3
不可整除用例
5/3=1
被除数为0用例
0/3=0
由于除数生成有0值判断，会提示异常，且代码内已避免此情况，此处不做处理
期望输出
除法测试结果如下
6/3=
0/3=
核对测试用例
核对两次答案1
分别输入A,+,1,0
期望输出
请回答：
A
您输入的不是正整数，请重新输入
+
您输入的不是正整数，请重新输入
1
答案正确
请回答：
0
答案错误
3.测试框架介绍，安装过程
junit框架介绍
Eclipse 集成了 JUnit，可以非常方便地编写 Test Case。Eclipse 自带了一个 JUnit 插件，不用安装就可以在项目中测试相关的类，并且可以调试测试用例和被测类。下面以实例说明，如何建立一个基于 JUnit4 的测试项目，对一个类当中的多个方法进行单元测试。
1）新建一个名为 JUnitTest 的项目，在其中编写一个 Calculator 类，这是一个能够简单实现加减乘除、平方、开方的计算器类，然后对这些功能进行单元测试。这个类中我们故意保留了一些 Bug 用于演示，这些 Bug 在注释中都有说明。该类代码如下
测试代码
package szys;
import static org.junit.Assert.*;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
public class MassTest {
@Before
public void setUp() throws Exception {
}
@Test
public void testCalculate() {
fail("Not yet implemented");
}
@Test
public void testMain() {
fail("Not yet implemented");
}
}
因为测试类中有还未实现的方法，出现了Not yet implemented这一问题
实验小结
答：
通过这次实验初步掌握了单元测试的方法，学习了XUnit测试原理及框架，对使用测试框架进行单元测试的方法和过程也得到了一定了解。
思考题
比较以下二个工匠的做法，你认为哪种好？结合编码和单元测试，谈谈你的认识。
答： 通过以上分析我觉得工匠一的做法好，从编码和单元测试角度来看，一边测试一边编码有助于养成良好的编码习惯，同时当出现问题时可以及时修正，有效减少工作量或者利益损失。