05-单元测试与工程质量

阶段：框架篇 ｜ 建议时长：4 天 ｜ 前置：04-框架篇/01-Spring核心.md、04-框架篇/02-SpringBoot实战.md

学习目标

• 能说清测试金字塔，以及单元测试/集成测试/E2E 的边界与各自该测什么。
• 会用 JUnit 5 的注解与参数化测试，会为 Service 写带 Mock 的独立单测。
• 能区分 @SpringBootTest 与 @WebMvcTest（切片），并解释 @MockBean 的作用。
• 知道怎么保证测试不污染数据库（@Transactional 回滚 / 独立测试库 / Testcontainers）。
• 能回答”你们怎么保证代码质量”——测试 + 规范 + 静态检查 + CI 四件套。

核心知识点

一、测试金字塔与三种测试

面试官想听：不是”我们会写单测”，而是能说清为什么单测要占大头。

        /  E2E  \        少量（关键业务闭环），慢、脆、贵
       / 集成测试 \       中等（多个组件 + 真实中间件协作）
      /  单元测试   \     大量（单个类/方法，无外部依赖，毫秒级）

• 为什么面试爱问「你们怎么保证质量」：这题考的是工程习惯与协作成熟度，不是记 API。答得好的人会说流程（Review + CI + 测试 + 规范），而不是”我很仔细”。
• 一句话：单测的价值不在”发现 bug”，在”敢改代码”——没有测试的重构等于裸奔。

二、JUnit 5

class TodoServiceTest {

    @BeforeEach void setUp() { /* 每个 @Test 前跑，造公共数据 */ }
    @AfterEach  void tearDown() { /* 每个之后跑，清理 */ }
    @BeforeAll  static void initAll() { /* 全部之前，必须 static */ }

    @Test
    @DisplayName("正常创建待办：应返回自增 id 且状态为未完成")   // 报告里显示中文，评审友好
    void create_ok() {
        int a = 1 + 2;
        assertAll(                                  // ⭐一组断言全部执行完再汇总失败，比第一个就抛异常信息量大
            () -> assertEquals(3, a),
            () -> assertTrue(a > 0),
            () -> assertNull(null)
        );
    }

    @Test
    void 空标题应抛异常() {
        // 断言异常类型 + 消息，异常场景是单测最容易漏的一块
        BusinessException ex = assertThrows(BusinessException.class,
                () -> todoService.create(new TodoDTO()));
        assertEquals("标题不能为空", ex.getMessage());
    }
}

常用断言：assertEquals / assertNotEquals / assertTrue / assertNull / assertSame（比引用）/ assertIterableEquals / assertLinesMatch / assertTimeoutPreemptively（限时）。

参数化测试（把 N 个用例写成 1 个方法）

@ParameterizedTest
@CsvSource({"' ',  false", "'',  false", "'写周报',  true"})    // 多行用例
void 标题校验(String title, boolean expected) {
    assertEquals(expected, todoService.isValidTitle(title));
}

@ParameterizedTest @ValueSource(ints = {1, 5, 100, 999})       // 单参数
void 分页大小合法(int size) { assertTrue(pageService.isLegal(size)); }

@ParameterizedTest @MethodSource("badIds")                     // 复杂对象来源
void 非法id应拒绝(long id) { assertThrows(BusinessException.class, () -> service.get(id)); }
static Stream<Arguments> badIds() { return Stream.of(Arguments.of(-1L), Arguments.of(0L)); }

• 生命周期与命名注意：JUnit 5 每个 @Test 都新建一个测试类实例（与 JUnit 4 一致，保证用例互不影响），所以 @BeforeAll 才必须 static。
• 别在测试里让用例互相依赖顺序（@TestMethodOrder 是坏味道信号）。

三、Mockito

一句话：Mockito 让你在不启动 Spring、不连数据库的前提下测 Service 的逻辑。

@ExtendWith(MockitoExtension.class)          // ⭐JUnit 5 用这个；写成 @RunWith 是老 JUnit 4 的
class TodoServiceTest {

    @Mock  private TodoMapper todoMapper;     // 假对象：所有方法默认返回 null/0/false
    @Mock  private RedisTemplate<String, Object> redis;
    @InjectMocks private TodoService todoService;   // 把上面所有 @Mock 注入进来

    @Test
    void 创建时应写库并清缓存() {
        TodoDTO dto = new TodoDTO(); dto.setTitle("写周报");
        when(todoMapper.insert(any(Todo.class))).thenAnswer(inv -> {       // 模拟 MyBatis-Plus 回填主键
            inv.getArgument(0, Todo.class).setId(1L);
            return 1;
        });

        Long id = todoService.create(dto);

        assertEquals(1L, id);
        verify(todoMapper).insert(any());                 // 确实调了 1 次（默认 times(1)）
        verify(redis, times(1)).delete("todo:list");      // 次数断言
        verify(redis, never()).delete("todo:detail:*");   // ⭐never：不该发生的也要断言
    }

    @Test
    void 查不存在的待办应抛业务异常() {
        when(todoMapper.selectById(99L)).thenReturn(null);
        assertThrows(BusinessException.class, () -> todoService.get(99L));
    }

    @Test
    void 保存时应带上当前用户ID() {
        ArgumentCaptor<Todo> captor = ArgumentCaptor.forClass(Todo.class);  // ⭐参数捕获：看传进去的到底是什么
        todoService.create(buildDto());
        verify(todoMapper).insert(captor.capture());
        assertEquals("u1001", captor.getValue().getCreateBy());
    }
}

• when(...).thenReturn(...) 打桩（stub）；thenThrow 模拟依赖抛异常（这条最重要：数据库超时时你的 Service 怎么处理？）；thenAnswer 需要动态/副作用时用。
• verify(mock, times(2)) / atLeastOnce() / never()；verifyNoMoreInteractions() 严格模式（少用）。
• ⭐spy 慎用：@Spy 包真实对象，默认走真实逻辑，容易写出”其实是在测真实实现”的假单测；出现 spy 通常说明这个类该拆了。
• 常见坑：when(mock.list()).thenReturn(...) 里对未打桩的方法返回 null，链式调用直接 NPE；MockitoExtension 默认 strict stubs，多余的打桩会报错（这是好事，能逼你删无用桩）。
• 别 mock 的东西：值对象/DTO、JDK 集合、静态常量、你自己的被测类本身。

四、Spring 测试：整体启动 vs 切片

@WebMvcTest(TodoController.class)
class TodoControllerTest {

    @Autowired MockMvc mockMvc;                     // MockMvc：不真起端口，直接喂一个模拟请求
    @MockBean  TodoService todoService;             // ⭐把容器里的 Service 换成 mock（不是 @Mock！）

    @Test
    void GET_按id查待办_应返回200和json字段() throws Exception {
        when(todoService.get(1L)).thenReturn(new TodoVO(1L, "写周报", false));

        mockMvc.perform(get("/api/todos/{id}", 1L)
                    .accept(MediaType.APPLICATION_JSON))
               .andExpect(status().isOk())
               .andExpect(jsonPath("$.id").value(1))
               .andExpect(jsonPath("$.title").value("写周报"))
               .andExpect(jsonPath("$.done").value(false));
    }
}

• MockMvc（同步、Spring 官方）vs TestRestTemplate / RestTestTemplate（真起随机端口 @SpringBootTest(webEnvironment = RANDOM_PORT)，能测到过滤器与拦截器的完整链路）。
• 整链路集成测试的注解组合：@SpringBootTest + @AutoConfigureMockMvc——前者启动完整容器（Controller→Service→Mapper 真实装配），后者自动配置 MockMvc 让你不必真起端口也能发请求。只测 Web 层用 @WebMvcTest（更快的切片测试，Service 要 mock）。
• ⭐@MockBean 会让上下文缓存失效从而重启容器，大量使用会显著拖慢测试；纯单测就别起 Spring。
• 测试隔离：@Transactional 标在测试类/方法上，测试结束自动回滚（这是 Spring 测试最常用的一招）；但注意它回滚不了 Redis、消息队列，也会让”事务传播行为”测不出来（内层事务被合并）。

数据库测试的三条路

1. @Transactional 自动回滚 —— 最省事，但依赖同一连接、测不到真实提交效果。
2. 独立测试库 + 每轮 clean（或 Flyway/@Sql 脚本重建数据）—— 团队 CI 常用。
3. ⭐Testcontainers（了解即可）：测试时用 Docker 真起一个 MySQL/Redis 容器，跑完销毁。兼顾”真环境”和”可重复”，代价是慢、CI 需要 Docker。
4. H2 内存库：快但 SQL 方言和 MySQL 不完全兼容（ON DUPLICATE KEY、limit 写法会骗你），MyBatis 项目慎用。

五、覆盖率 JaCoCo

<plugin>
  <groupId>org.jacoco</groupId><artifactId>jacoco-maven-plugin</artifactId><version>0.8.12</version>
  <executions>
    <execution><goals><goal>prepare-agent</goal></goals></execution>
    <execution><id>report</id><phase>test</phase><goals><goal>report</goal></goals></execution>
  </executions>
</plugin>

• mvn test 后看 target/site/jacoco/index.html：行覆盖、分支覆盖、指令覆盖。
• ⭐答题口径：覆盖率不是目标，关键路径的分支覆盖才是。行覆盖 80% 但 if 的 else 分支从没进过，等于没测；追求 100% 会催生一堆 assertNotNull(x) 式的水测试。
• 团队实践：只对本次改动的文件要求增量覆盖率（diff coverage，Sonar 的 “new code coverage”），比全局门槛合理得多。

六、工程质量顺带这一节

Lombok：常用注解与原理

• 原理（面试点）：编译期注解处理器，通过改 AST 语法树插入方法字节码，运行时反射读不到”Lombok 生成的东西”和手写的一模一样。所以它不是运行时动态生成，@Retention(SOURCE)；代价是 IDE 必须装插件、Javadoc 里看不到方法。

• 追问：为什么 @Builder 加在无 @AllArgsConstructor 的类上会报错？因为 builder 的 build() 需要一个能填全字段的构造器。

• MapStruct 一句话：编译期生成对象转换代码（DTO ↔ PO），比手写 BeanUtils.copyProperties 快（无反射）、比反射安全（字段改名编译就报错）。

日志规范：SLF4J 门面 + Logback 实现

log.info("订单创建成功 userId={} amount={} traceId={}", userId, amount, traceId);

• ⭐必须用占位符 {}，不要 log.info("user=" + userId)：字符串拼接在日志级别被关闭时照样执行，白白浪费；占位符是延迟求值。
• 别用 System.out.println：无级别、无时间戳、无线程名、无法落文件与收集、不能被 ELK 采（见《05-Elasticsearch》）。
• 异常打印：log.error("下单失败 orderId=" + id, e) —— ⭐异常对象必须作为最后一个参数（不要 e.getMessage()，那样堆栈全丢）。
• 别到处 e.printStackTrace()（写 stderr，可能不进日志文件）。

• 追问：线上想临时改日志级别怎么办？——Spring Boot Actuator /actuator/loggers/{name} 可动态调整，不用重启。

阿里巴巴 Java 开发手册（要点摘要，非照抄）

• 顺带提一句静态检查：SpotBugs / PMD / Checkstyle / SonarQube 把这些规约变成 CI 里的硬门槛，比口头强调有效。
• 一句话：规范的价值是”团队里任何一个人写的代码，另一个人都能一眼读懂”。

动手实践

任务 1：给 TodoService 写 3 个单测（不起 Spring）

• 要求：@ExtendWith(MockitoExtension.class) + @Mock TodoMapper + @InjectMocks TodoService，覆盖三条路径：① 创建成功（verify 写库 + 清缓存）；② 标题为空抛 BusinessException（assertThrows）；③ 列表查询（用 @ParameterizedTest 覆盖 正常/空结果/超长分页 三种入参）。
• 验收标准：三个测试类方法都能在没有 MySQL、没有 Redis 的情况下跑通；至少一处用 verify(..., never()) 断言”不该发生的事”；至少一个用例用 ArgumentCaptor 校验落库对象的字段值；mvn test 全绿且启动耗时 < 1 秒（证明没起 Spring 上下文）。

任务 2：给 Controller 加 MockMvc 切片测试

• 要求：@WebMvcTest(TodoController.class) + @MockBean TodoService，测 GET /api/todos/{id}（200 + jsonPath 校验字段）与 POST /api/todos 传空标题（400 + 错误信息），断言 @Valid 校验确实生效。
• 验收标准：两个用例分别断言状态码和 $.code/$.message 字段；能说出 @WebMvcTest 下 Service 为什么必须 @MockBean 而不是 @Mock（容器里没有这个 Bean，切片不扫描 Service）；测试类里没有任何真实数据库连接。

任务 3：加 JaCoCo 并补一个分支

• 要求：接入 jacoco-maven-plugin，跑 mvn test，找出 TodoService 里未被覆盖的 else 分支并补一个测试。
• 验收标准：能截图或贴出报告里该类的分支覆盖率数字，补测前后各一个数值；能说出行覆盖与分支覆盖的差别，以及为什么不追求 100%。

高频面试题

• Q：@SpringBootTest 和 @WebMvcTest 有什么区别？⭐ —— 前者启动整个 ApplicationContext（所有 Bean + 自动配置，慢，测集成）；后者只加载 Web 层切片（Controller/Advice/序列化），Service 要用 @MockBean 顶替，快 ｜ 详见《SpringBoot实战》
• Q：mock 和 stub 的区别？⭐ —— 都是假对象；stub 关注”返回值”（when-thenReturn 让被测代码拿到预设数据），mock 关注”交互”（verify 断言有没有被调用、调用几次、参数是什么）；Mockito 一个工具两种用法 ｜ 详见《05-单元测试与工程质量》
• Q：private 方法怎么测？⭐ —— 口径是”不该直接测”：private 是实现细节，测它会让重构寸步难行；应该通过 public 入口覆盖它的分支，或者这个类已经承担太多职责、该拆出来（拆成独立类的 public 方法再测） ｜ 详见《07-设计模式》
• Q：测试为什么会污染数据库？怎么解决？⭐ —— 测试插的数据留在库里导致后续用例互相影响；解法：测试类标 @Transactional 结束自动回滚、独立测试库每轮 clean、Testcontainers 每次起新容器；注意 @Transactional 测不出事务传播且回滚不了 Redis ｜ 详见《Spring核心》
• Q：单元测试怎么保证隔离性？⭐ —— JUnit 5 每个用例新建测试实例；不共享可变状态、不依赖执行顺序、@BeforeEach 准备数据、外部依赖全部 mock 掉；出现”单独跑通、一起跑挂”就是有隐藏共享状态 ｜ 详见《05-单元测试与工程质量》
• Q：覆盖率多少算合格？怎么看？⭐ —— JaCoCo 出行覆盖/分支覆盖；口径是”覆盖率不是目标，关键路径的分支覆盖才是”，团队更该看增量（diff）覆盖率，避免为凑数写无断言的假测试 ｜ 详见《05-单元测试与工程质量》
• Q：你们团队怎么保证代码质量？（高频开放题）⭐ —— 四层：① 单测 + 集成测试（关键路径分支覆盖）；② Code Review 强制 + PR 门禁；③ 静态扫描（Sonar/PMD/阿里规约插件）+ 统一格式化；④ CI 自动构建部署 + 线上监控告警与灰度 ｜ 详见《04-简历与求职指南》
• Q：Lombok 的原理是什么？有什么坑？⭐ —— 编译期注解处理器修改 AST 生成方法字节码，不是运行时反射；坑：IDE 必须装插件、@Data 在实体上会生成含全部字段的 equals/hashCode、Javadoc 不含生成方法 ｜ 详见《04-异常-IO-反射-注解》
• Q：日志为什么用 {} 占位符而不是字符串拼接？⭐ —— 拼接在日志级别关闭时仍会执行（无谓开销），占位符延迟求值；另外别用 System.out（无级别/时间/线程、无法被采集） ｜ 详见《05-Elasticsearch》
• Q：阿里规约为什么禁止 POJO 布尔字段加 is 前缀？⭐ —— getter 为 isDeleted() 时部分框架推导属性名为 deleted，序列化/反序列化与 MyBatis 映射可能对不上导致字段丢失 ｜ 详见《MySQL基础与SQL实战》
• Q：@Transactional 用在测试类上有什么副作用？⭐ —— 用例结束自动回滚（好事，保证隔离），但同库同连接会让真实提交行为测不到、内层事务被合并从而掩盖传播行为 bug、MyBatis 二级缓存与自增主键相关行为也不真实 ｜ 详见《Spring核心》

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