JUnit5学习之三：Assertions类

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关于《JUnit5学习》系列

《JUnit5学习》系列旨在通过实战提升SpringBoot环境下的单元测试技能，一共八篇文章，链接如下：

本篇概览

本文是《JUnit5学习》系列的第三篇，主要是学习Assertions类（org.junit.jupiter.api.Assertions），Assertions类的一系列静态方法给我们提供了单元测试时常用的断言功能，本篇主要内容如下：

Assertions源码分析
写一段代码，使用Assertions的常用静态方法
使用异常断言
使用超时断言
了解第三方断言库

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这个git项目中有多个文件夹，本章的应用在junitpractice文件夹下，如下图红框所示：

junitpractice是父子结构的工程，本篇的代码在assertassume子工程中，如下图：

Assertions源码分析

下图是一段最简单最常见的单元测试代码，也就是Assertions.assertEquals方法，及其执行效果：

将Assertions.assertEquals方法逐层展开，如下图所示，可见入参expected和actual的值如果不相等，就会在AssertionUtils.fail方法中抛出AssertionFailedError异常：

用类图工具查看Assertions类的方法，如下图，大部分是与assertEquals方法类似的判断，例如对象是否为空，数组是否相等，判断失败都会抛出AssertionFailedError异常：

判断两个数组是否相等的逻辑与判断两个对象略有不同，可以重点看看，方法源码如下：

    public static void assertArrayEquals(Object[] expected, Object[] actual) {
        AssertArrayEquals.assertArrayEquals(expected, actual);
    }

将上述代码逐层展开，在AssertArrayEquals.java中见到了完整的数组比较逻辑，如下图：

接下来，咱们编写一些单元测试代码，把Assertions类常用的方法都熟悉一遍；

编码实战

打开junitpractice工程的子工程assertassume，新建测试类AssertionsTest.java：

最简单的判断，两个入参相等就不抛异常（AssertionFailedError）：

    @Test
    @DisplayName("最普通的判断")
    void standardTest() {
       assertEquals(2, Math.addExact(1, 1));
    }

还有另一个assertEquals方法，能接受Supplier类型的入参，当判断不通过时才会调用Supplier.get方法获取字符串作为失败提示消息（如果测试通过则Supplier.get方法不会被执行）：

    @Test
    @DisplayName("带失败提示的判断(拼接消息字符串的代码只有判断失败时才执行)")
    void assertWithLazilyRetrievedMessage() {
        int expected = 2;
        int actual = 1;

        assertEquals(expected,
                actual,
                // 这个lambda表达式，只有在expected和actual不相等时才执行
                ()->String.format("期望值[%d]，实际值[%d]", expected, actual));
    }

assertAll方法可以将多个判断逻辑放在一起处理，只要有一个报错就会导致整体测试不通过，并且执行结果中会给出具体的失败详情：

    @Test
    @DisplayName("批量判断(必须全部通过，否则就算失败)")
    void groupedAssertions() {
        // 将多个判断放在一起执行，只有全部通过才算通过，如果有未通过的，会有对应的提示
        assertAll("单个测试方法中多个判断",
                () -> assertEquals(1, 1),
                () -> assertEquals(2, 1),
                () -> assertEquals(3, 1)
        );
    }

上述代码执行结果如下：

异常断言

Assertions.assertThrows方法，用来测试Executable实例执行execute方法时是否抛出指定类型的异常；
如果execute方法执行时不抛出异常，或者抛出的异常与期望类型不一致，都会导致测试失败；
写段代码验证一下，如下，1除以0会抛出ArithmeticException异常，符合assertThrows指定的异常类型，因此测试可以通过：

    @Test
    @DisplayName("判断抛出的异常是否是指定类型")
    void exceptionTesting() {

        // assertThrows的第二个参数是Executable，
        // 其execute方法执行时，如果抛出了异常，并且异常的类型是assertThrows的第一个参数(这里是ArithmeticException.class)，
        // 那么测试就通过了，返回值是异常的实例
        Exception exception = assertThrows(ArithmeticException.class, () -> Math.floorDiv(1,0));

        log.info("assertThrows通过后，返回的异常实例：{}", exception.getMessage());
    }

以上是Assertions的常规用法，接下来要重点关注的就是和超时相关的测试方法；

超时相关的测试

超时测试的主要目标是验证指定代码能否在规定时间内执行完，最常用的assertTimeout方法内部实现如下图，可见被测试的代码通过ThrowingSupplier实例传入，被执行后再检查耗时是否超过规定时间，超过就调用fail方法抛AssertionFailedError异常：

assertTimeout的用法如下，期望时间是1秒，实际上Executable实例的execute用了两秒才完成，因此测试失败：

    @Test
    @DisplayName("在指定时间内完成测试")
    void timeoutExceeded() {
        // 指定时间是1秒，实际执行用了2秒
        assertTimeout(ofSeconds(1), () -> {
            try{
              Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }

执行结果如下图：

上面的演示中，assertTimeout的第二个入参类型是Executable，此外还有另一个assertTimeout方法，其第二个入参是ThrowingSupplier类型，该类型入参的get方法必须要有返回值，假设是XXX，而assertTimeout就拿这个XXX作为它自己的返回值，使用方法如下：

    @Test
    @DisplayName("在指定时间内完成测试")
    void timeoutNotExceededWithResult() {

        // 准备ThrowingSupplier类型的实例，
        // 里面的get方法sleep了1秒钟，然后返回一个字符串
        ThrowingSupplier supplier = () -> {

            try{
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            return "我是ThrowingSupplier的get方法的返回值";
        };

        // 指定时间是2秒，实际上ThrowingSupplier的get方法只用了1秒
        String actualResult = assertTimeout(ofSeconds(2), supplier);

        log.info("assertTimeout的返回值：{}", actualResult);
    }

上述代码执行结果如下，测试通过并且ThrowingSupplier实例的get方法的返回值也被打印出来：

刚才咱们看过了assertTimeout的内部实现代码，是将入参Executable的execute方法执行完成后，再检查execute方法的耗时是否超过预期，这种方法的弊端是必须等待execute方法执行完成才知道是否超时，assertTimeoutPreemptively方法也是用来检测代码执行是否超时的，但是避免了assertTimeout的必须等待execute执行完成的弊端，避免的方法是用一个新的线程来执行execute方法，下面是assertTimeoutPreemptively的源码：

public static void assertTimeoutPreemptively(Duration timeout, Executable executable) {
    AssertTimeout.assertTimeoutPreemptively(timeout, executable);
}

assertTimeoutPreemptively方法的Executable入参，其execute方法会在一个新的线程执行，假设是XXX线程，当等待时间超过入参timeout的值时，XXX线程就会被中断，并且测试结果是失败，下面是assertTimeoutPreemptively的用法演示，设置的超时时间是2秒，而Executable实例的execute却sleep了10秒：

    @Test
    void timeoutExceededWithPreemptiveTermination() {
        log.info("开始timeoutExceededWithPreemptiveTermination");
        assertTimeoutPreemptively(ofSeconds(2), () -> {
            log.info("开始sleep");
            try{
                Thread.sleep(10000);
                log.info("sleep了10秒");
            } catch (InterruptedException e) {
                log.error("线程sleep被中断了", e);
            }
        });
    }

来看看执行结果，如下图，通过日志可见，Executable的execute方法是在新的线程执行的，并且被中断了，提前完成单元测试，测试结果是不通过：

第三方断言库

除了junit的Assertions类，还可以选择第三方库提供的断言能力，比较典型的有AssertJ, Hamcrest, Truth这三种，它们都有各自的特色和适用场景，例如Hamcrest的特点是匹配器(matchers )，而Truth来自谷歌的Guava团队，编写的代码是链式调用风格，简单易读，断言类型相对更少却不失功能；
springboot默认依赖了hamcrest库，依赖关系如下图：

一个简单的基于hamcrest的匹配器的单元测试代码如下，由于预期和实际的值不相等，因此会匹配失败：

package com.bolingcavalry.assertassume.service.impl;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.equalTo;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.is;
import static org.hamcrest.MatcherAssert.assertThat;

@SpringBootTest
@Slf4j
public class HamcrestTest {

    @Test
    @DisplayName("体验hamcrest")
    void assertWithHamcrestMatcher() {
        assertThat(Math.addExact(1, 2), is(equalTo(5)));
    }
}

执行结果如下：

以上就是JUnit5常用的断言功能，希望本篇能助您夯实基础，为后续写出更合适的用例做好准备；

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