UI自动化测试中选择页面元素
这里讨论的问题，主要是基于
HTML的Cucumber + Puppeteer技术栈的UI自动化测试（以下简称UI自动化）中遇到的问题。
UI自动化的一线困境
UI自动化测试在前端的开发测试中，是一件政治正确的事情。
作为一名前端工程师（FE），很少有人敢于说出自己的心声，UI自动化没有什么用处。但大家的身体都很诚实，或者心照不宣的在实际开发中不考虑UI自动化，或者DEMO一下点到为止，或者轰轰烈烈地搞一场虎头蛇尾的UI自动化运动。
实践出真知，一线开发者的真实体验都是用真金白银换来的，需要得到尊重。不过，尊重常识也很重要。高速机枪的杀伤效率一定高于拉栓的步枪，自动化生产线的生产效率一定高于手工作坊。为什么UI自动化测试会比人工的UI测试效率低呢？
政治正确也没毛病，我们需要确立一个基本信念，自动化的效率一定高于人工，而且是数量级压制的差异。
在一线实践中，发现UI自动化效率不能尽如人意的时候，千万不要轻言放弃。要认真研究一下，我们的使用方法是不是科学，成本结构的瓶颈在什么地方？
总结UI自动化实践的制约因素，会发现不管是在用法上，还是在成本结构上，选择页面元素都是一处很重要的瓶颈。
选择页面元素的问题
从UI自动化最小DEMO演示（打开 1 个页面，选择 1 个按钮，点击 1 下），到全流程、全要素UI自动化回归测试，选择 HTML 页面上的元素都是基础中的基础。剧本（Feature）和场景（scenario）从简单到复杂，选择元素的重要性呈线性增长。如果选择的效率低，场景剧本在开发调试上耗时长、成本高，日常维护的返工概率高、频率高、幅度大。在规模较大的复杂UI自动化中，选择元素的效率有一点微小变化，都会给总体成本带来巨大影响，甚至成为制约UI自动化规模的天花板。
在传统前端的 jQuery 时代，使用 $ 函数选择页面元素，基本上是其他代码运行的前提。在 VUE 、 React 等现代前端实践中，代码与 HTML 页面产生了隔离，通过引用对象或回调函数等手段与页面元素交互，不再需要使用 CSS 选择器、 XPath等手段选择元素。从最终的 HTML 页面上看，没有什么可以捕获元素的把柄，弱化了UI自动化选择元素的能力。
HTML 页面直接贴近最终用户，是系统中变动频率比较高的部分。用户交互类的产品需求，又基本上都会带来页面变化，很容易导致日常维护中的UI自动化用例失败。
在页面不断变化的背景下，识别和提炼具有稳定性质的选择器（Selector），是UI自动化成功的关键因素之一。
选择器（Selector）的稳定性质
选择器（Selector）的稳定性质，是相对的、动态的，不总是那么显而易见，需要认真的观察和思考，需要精心的提炼。
HTML 页面上有很多标签（tag）。一般来说，使用标签（tag）做选择器（Selector）很不稳定，不过也有例外。例如，一个管理系统的列表页，上面是查询表单，下面是数据列表，可能整个页面只有一个查询按钮。或者，虽然有多个按钮，但只有一个提交查询请求的 submit 按钮。那就可以把 button 或者 button[type="submit"] 作为稳定的选择器（Selector）使用。
有的文档结构片断，也具有稳定的性质。例如，一个用户端的页面，分为 Header 、 Body 、 Footer 三个部分，在 Header 中有一个搜索条件文本框和一个按钮用来提交搜索请求。那么 header form.search input 用来选择文本框，选择搜索按钮使用 header form.search button ，可能就是一个稳定的选择器（Selector）。
通过认真的观察，我们可以从杂乱无章的页面中，从易变的文档结构中，识别和提炼出具有稳定性质的部分，用来选择元素。找到这种稳定性质后，我们就获得了想要抒发的诗意。但要想写出优美的诗歌，光有诗意可不行，还需要丰富的词汇和对词汇的灵活运用。从另一方面来说，词汇掌握的好，也可以更容易的获得诗意，更容易的识别和提炼页面中具有稳定性质的选择器（Selector）。
选择页面元素的词汇
从UI自动化的角度，我们可以把选择页面元素的词汇不严谨的归纳为 4 类：标识类、属性类、文档结构类和组合应用类。
标识类
有 id 的元素，是UI自动化测试最喜欢的，因为 id 属性在设计上就是用来标识唯一元素的。
样式类（class）在设计上，本来是用来定义外观的，不应该用于选择页面元素。但是，如果某种外观本身具有稳定的性质，那就可以作为稳定的选择器（Selector）使用。例如，在一篇文章的页面，.title 样式类（class）可能就具有用于选择标题元素的稳定性。
说句题外话，虽然 id 和 class 基本上就可以选择到元素了，但加上元素标签（tag）可以增加可读性。例如，input#driverId 表示填写司机ID的文本框，h1.title 表示文章的标题，是一种好的编码习惯。
页面元素的 data-testid 属性，从语义上看就是为测试服务的标识。不管是前端单元测试的遗产，还是专门为UI自动化提供的标识，data-testid 一般都具有稳定性质。当然，关于是否应该使用 data-testid 属性的争论，则是另外一个故事。
属性类
其实 id、 class、 data-testid 都是属性类的特殊形式，也可以用属性类的词汇来表达。
在前端框架、组件库中，或者优雅的业务代码中，前端工程师（FE）经常会语义化的使用一些属性。例如，antd 的 Select 选择器有一个 role="listbox" 的属性，就具有稳定性质。
之所以作为一类单列出来，是因为属性选择器拥有类似正则表达式一样的强大语法，在UI自动化中可以很有效的选择页面元素。
li[item] 可以选择带有 item 属性的一组元素。在属性选择器前加上元素标签（tag），也是为了增加代码的可读性。
a[href="https://ant.design/"] 可以选择跳转到 antd 的超链接。
其他诸如元素的属性中包含某字符串、以某字符串开头、以某字符串结尾等属性选择器用法，就不再一一列举。
文档结构类
相比于标识类和属性类的页面元素选择器（Selector），具有稳定性质的文档结构就不总是那么一目了然，需要更多的观察、识别和提炼。
类似 button，直接使用页面元素的标签（tag），那就是选择所有的 元素了。
button.ant-btn 的样式类（class）前加一个元素标签（tag），并不见得是为了追求代码的可读性，也有可能是为了和 a.ant-btn 做出区分，要选择 而不是选择 。
伪选择器也可以用于对文档结构的选择。例如， 伪选择器有很多，这里不一一列举。 五色令人目盲，五音令人耳聋。上述选择页面元素的 3 类词汇，独立使用者有之，但更多的是组合应用。 通过用心的观察，识别和提炼出具有稳定性质的选择器（Selector），用简洁的词汇组合表达出来，就可以真的为之四顾，为之踌躇满志了。 我们以 如上图所示，UI自动化一个常见的场景就是点击 我们右键点击 在 UI自动化中点击 与 还是老套路，在 选项（#2，yiminghe）的顶层容器很容易识别，就是 再仔细观察，就会发现 进一步观察，可以知道 综上所述，点击 无论是哪一类选择页面元素的方法，选择的本身并不重要，最重要的是识别、提炼与页面元素相关的稳定性质。页面元素选择的词汇，只不过是表达这种稳定性质的一个手段。 以上讨论的选择页面元素的方法，基本上都强调了UI自动化没有代码侵入性的涵义。假定和开发者之间井水不犯河水，更适用于测试工程师（QA）做UI自动化的黑盒测试。 正如计算机超过 256k 内存，程序员们就不再精心设计内存的使用。自从前端框架和组件库广泛使用以来，尤其是以虚拟 除了编写优雅的 如果开发者（前端工程师，FE）积极参与进来，设计出优雅的前端代码，具有良好的可测性，UI自动化就会吹进一股亚平宁半岛的风。 与测试驱动开发（ 前端组件单元测试中，也需要准确选择元素才能断言，所以良好的单元测试也会为UI自动化选择页面元素提供良好的支持。 开发者还可以提供页面元素选择的框架级增强。例如，可以根据需要增加 充分利用 如下图，在需要分析的页面元素（1）上点击右键，从右键菜单中选择 利用 在页面元素（1）对应的 这个方法获复制出的选择器（Selector），缺少UI自动化所需要的稳定性质，很难直接使用。但是，有很重要的参考价值，能从中识别和提炼出具有稳定性质的选择器（Selector）。 对于比较复杂的页面元素选择器（Selector），我们需要验证一下，才能用于UI自动化。毕竟，如果捕获不到指定的元素，选择器（Selector）长得再好看也没有用。 在这里，我们且只考虑CSS选择器的验证，以 如果选择器（3）正确，对应的页面元素（1）会有反选效果。 回车确认后， 除了上述方法验证外，还可以在 以上的 2 个方法，可以验证页面上的静态元素。有些元素是交互中才会动态出现的，就不太方便验证。 这种情况下，可以为动态元素指定一些比较夸张的验证样式来验证。如下图： 在 这个验证方式，也有不适用的场景。例如， 在UI自动化测试中，选择页面元素是一件充满诗意的工作，探索和研究不可能一劳永逸。div p 表示选择 元素。只要是在 不分层级全部都会被选中。
div > p 选择父元素是 元素。 元素不但要在 就不会被选中了。
h2 + p 表示 元素是紧跟在 元素后的第一个兄弟元素。注意：紧跟着的那一个 元素。h2 ~ p 是选择 元素后面的每一个 元素。:nth-child(n) 是指某父元素下的第 n 个子元素。组合应用类
antd Select选择器的基本使用 为例，演示一下页面元素选择词汇的组合表达。antd Select选择器（#1），从下拉列表中选择一个选项（#2，yiminghe），点击选中。#1（1），从右键菜单中选择 检查（2），如下图所示：Chrome 开发者工具（F12，开发者工具 > Elements）中观察 #1 对应的HTML代码结构。如下图所示：#1，实质上是选择 input[aria-owns="rc_select_0_list"] 后点击， antd Select选择器（#1）的选项下拉列表就会展示出来。HTML 原生的 select 不同，选中 yiminghe（#2）选项并不是那么容易。yiminghe（#2）选项上右键点击，从右键菜单中选择 检查。在 Chrome 开发者工具（F12，开发者工具 > Elements）中观察 yiminghe（#2）选项对应的HTML代码结构。如下图所示：div.rc-virtual-list（b）。非常遗憾，每一个 antd Select选择器都会渲染出一个自己的 div.rc-virtual-list（b）。div.rc-virtual-list（b）总是紧跟在各自 antd Select选择器的 div#rc_select_0_list（a） 之后。在当前这个场景里， id 和文档结构片断是具有稳定性质的。div.ant-select-item 或 div.ant-select-item-option 可以定位下拉列表中的选项。但是，如果想选中 yiminghe（#2）选项，需要使用属性选择器 div[title="yiminghe"] 。#1（ input[aria-owns="rc_select_0_list"]），再选中 #2（div#rc_select_0_list + div.rc-virtual-list div[title="yiminghe"]），就完成了最初设定的UI自动化目标。开发者给选择元素带来的影响
DOM 树为基础的现代前端普及后，前端工程的开发效率有了质的提升。与此同时，大家对 HTML 标签（tag）的语义化使用，却不如早前那般重视。jsx 代码，作为优雅的前端工程师（FE），还应该特别关心 HTML 标签（tag）、属性和文档结构的语义化表达。按钮要用 ，而不是 。无序列表要用 。如果需要对自己的主题做个解释，就使用 。页面元素的层次结构也如是，是父子关系的内容就用标签（tag）的父子结构表达，是兄弟关系就用标签（tag）的兄弟关系表达语义。Test-Driven Development，TDD）先写单元测试用例再写代码实现类似，行为驱动开发（Behavior-Driven Development，BDD）也应该是先写UI自动化的场景剧本，再进行前端代码的开发。既然是先有剧本（Feature）和场景（scenario），就会反向驱动前端工程师（FE）精心设计具有良好可测性的选择器（Selector），就会实现良好的语义化文档结构和必要的 data-testid 等可测性属性。XPath 选择 HTML 页面元素的能力，可以引入 Testing Library 等工具库，强化UI自动化选择页面元素的能力。
Chrome 开发者工具（F12）的辅助作用Chrome 开发者工具（F12）提供的辅助能力，可以提高选择页面元素的效率。选择器（Selector）辅助分析
检查（2），即可用来分析页面元素。Chrome 开发者工具（F12），复制出页面元素的选择器（Selector），如下图：Elements 标签（2）中的元素结构（3）上，右键菜单选择 Copy （4），选择 Copy selector （5），就可以复制出页面元素（1）的选择器（Selector）。选择器（Selector）的验证
Puppeteer 技术栈选择元素是由 document.querySelector 、 document.querySelectorAll 实现的，可以在 Chrome 开发者工具（F12）中使用同样的方法来验证选择器（Selector）是否有效。如果开发者对选择元素提供了框架级增强，也可以由其提供更多的验证方法。document.querySelector 为例，如下图：Console 控制台可以回显页面元素的HTML代码（2），鼠标移动到（2）后，选中的页面元素（1）也会有反选效果。Chrome 开发者工具（F12，开发者工具 > Elements）中使用 Ctrl + F 调出查询文本框（1），把选择器（Selector） Copy 进去验证。如下图：Chrome 开发者工具（F12，开发者工具 > Elements）的 Styles 视图（1）右侧点加号（2），选中 inspector-stylesheet（3），在视图中添加 CSS 选择器（Selector）（4）。在这个样式中，可以写比较夸张的样式，例如很大的字（font-size: 50px）。当观察到页面元素产生了预期的夸张变化后，说明你写的选择器（Selector）是对的。CSS 选择器优先级的权重不够高，即使是正确的选择器（Selector），元素样式也不会出现预期的夸张变化。参考文档