关于 fakeAsync 在 Angular 应用单元测试开发领域的使用介绍

笔者最近三年一直在 SAP 中国研究院从事 SAP Commerce Cloud (电商云)这款产品的前端开发。电商云 Storefront 基于开源项目 Spartacus，其 Github 代码仓库地址可以通过这个链接访问。

我最近所在的团队一直在负责 Spartacus 服务器端渲染(SSR) 逻辑的开发，包含渲染引擎(Rendering Engine)和配套的单元测试代码开发工作。在开发过程中有不少待测试的代码需要借助 @angular/core/testing 这个开发包里的 fakeAsync 来完成单元测试，因此我也利用工作中的机会，深入研究了 fakeAsync 的使用。

从其名称 fakeAsync 不难判断，这个工具用于模拟异步操作和处理时间相关的任务。从其所处的开发包 @angular/core/testing 也能联想到，这个工具的目的是让 Angular 开发人员更轻松地编写和执行测试用例。

fakeAsync允许我们编写同步风格的测试代码，同时模拟异步操作，而无需实际等待异步任务完成。这在 Angular 应用的单元测试中非常有价值，因为我们经常需要测试与异步操作相关的组件或服务。

什么是 fakeAsync？

fakeAsync 是 Angular 测试框架的一部分，它提供了一种方式来模拟异步操作，使测试用例可以以同步的方式编写。通常，在 Angular 应用中，我们会使用 async 和await 来处理异步操作，但在测试中，这可能会导致测试用例的代码变得复杂和难以理解。引入 fakeAsync 的目标是简化测试代码，使其更易于阅读和维护。

fakeAsync 的主要功能包括：

1. 模拟定时器：开发人员可以使用 fakeAsync 来模拟 setTimeout、setInterval 等定时器函数，以便测试中的时间等待不会导致实际等待。
2. 控制时间：fakeAsync 能显式地推进时间，以模拟异步操作的完成，而不是等待实际时间过去。
3. 同步测试代码：可以在 fakeAsync 块内编写同步代码，而不需要使用 async 和 await 来处理异步操作。

如何使用 fakeAsync？

要使用 fakeAsync，首先需要导入它并包裹测试代码块。按照惯例，我们会在测试套件中使用 describe 代码块，将测试代码包裹在 fakeAsync 函数内部。然后，可以使用 tick 函数来推进时间，模拟异步操作的完成。

以下是使用 fakeAsync 的一般步骤：

1. 导入 fakeAsync：

import { fakeAsync } from '@angular/core/testing';

2. 在测试套件中使用 fakeAsync：

describe('MyComponent', () => {
  it('should do something asynchronously', fakeAsync(() => {
    // 测试代码
  }));
});

3. 使用 tick 来推进时间：

it('should do something asynchronously', fakeAsync(() => {
  // 模拟异步操作
  setTimeout(() => {
    // 这里可以编写异步操作完成后要执行的代码
  }, 1000);

  // 推进时间，模拟异步操作完成
  tick(1000);
}));

示例：使用 fakeAsync 进行组件测试

让我们通过一个示例来演示如何在 Angular 组件测试中使用 fakeAsync。假设我们有一个简单的组件 CounterComponent，它包含一个按钮，每次点击按钮时计数器的值增加 1。我们将编写一个测试用例来确保计数器的行为是正确的。

首先，创建CounterComponent：

// counter.component.ts
import { Component } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'app-counter',
  template: `
    Increment
    
{{ count }}
  `,
})
export class CounterComponent {
  count = 0;

  increment() {
    this.count++;
  }
}

接下来，编写一个测试用例，使用 fakeAsync 来测试 CounterComponent 的行为：

// counter.component.spec.ts
import { ComponentFixture, TestBed, fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';
import { CounterComponent } from './counter.component';

describe('CounterComponent', () => {
  let fixture: ComponentFixture;
  let component: CounterComponent;

  beforeEach(() => {
    TestBed.configureTestingModule({
      declarations: [CounterComponent],
    });

    fixture = TestBed.createComponent(CounterComponent);
    component = fixture.componentInstance;
  });

  it('should increment count when the button is clicked', fakeAsync(() => {
    // 触发按钮点击事件
    const button = fixture.nativeElement.querySelector('button');
    button.click();

    // 推进时间，模拟异步操作完成
    tick();

    // 断言计数器的值是否增加
    expect(component.count).toBe(1);

    // 再次触发按钮点击事件
    button.click();

    // 推进时间，模拟异步操作完成
    tick();

    // 断言计数器的值是否进一步增加
    expect(component.count).toBe(2);
  }));
});

在上述测试用例中，我们首先模拟了按钮的点击事件，然后使用 tick 来推进时间，以模拟异步操作的完成。接着，我们断言计数器的值是否按预期增加。

使用 fakeAsync，我们可以将异步操作看作是同步的，从而更容易编写和理解测试用例。

模拟定时器

fakeAsync 还可以用于模拟定时器函数，如 setTimeout 和 setInterval.

同样通过例子来说明。

假设我们有一个组件TimerComponent，它在初始化后等待 5 秒钟，然后显示一条消息。我们将编写一个测试用例来确保消息在 5 秒后正确显示。

首先，创建 TimerComponent：

// timer.component.ts
import { Component, OnInit } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'app-timer',
  template: `
    
{{ message }}
  `,
})
export class TimerComponent implements OnInit {
  showMessage = false;
  message = 'Message after 5 seconds';

  ngOnInit() {
    setTimeout(() => {
      this.showMessage = true;
    }, 5000);
  }
}

接下来，编写测试用例，使用 fakeAsync 和 tick 来测试 TimerComponent 的行为：

// timer.component.spec.ts
import { ComponentFixture, TestBed, fakeAsync, tick } from '@angular/core/testing';
import { TimerComponent } from './timer.component';

describe('TimerComponent', () => {
  let fixture: ComponentFixture;
  let component: TimerComponent;

  beforeEach(() => {
    TestBed.configureTestingModule({
      declarations: [TimerComponent],
    });

    fixture = TestBed.createComponent(TimerComponent);
    component = fixture.componentInstance;
  });

  it('should display the message after 5 seconds', fakeAsync(() => {
    // 触发组件的 ngOnInit，模拟定时器启动
    fixture.detectChanges();

    // 断言消息未显示
    expect(component.showMessage).toBe(false);

    // 推进时间，模拟等待5秒钟
    tick(5000);

    // 断言消息已显示
    expect(component.showMessage).toBe(true);

    // 获取消息元素并断言消息文本
    const messageElement = fixture.nativeElement.querySelector('p');
    expect(messageElement.textContent).toBe('Message after 5 seconds');
  }));
});

在上述测试用例中，我们首先触发组件的 ngOnInit，然后使用 tick 推进时间，模拟等待5秒钟。最后，我们断言消息是否在5秒后正确显示。

总结

fakeAsync 是 Angular 测试框架中的一个功能强大的工具，用于简化异步测试用例的编写和执行。它允许开发人员在单元测试编写过程中，将异步操作看作是同步的，模拟定时器函数，并控制时间的前进，从而使测试更容易编写和理解。