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1.前言

單元測試是應(yīng)用程序測試策略中的基本測試。通過對代碼創(chuàng)建和運行單元測試，可以輕松驗證獨立邏輯單元是否正確。每次構(gòu)建后運行單元測試，有助于快速捕獲和修復代碼改變引入的軟件問題。通常以可重復的方式執(zhí)行盡可能小的代碼單元的功能（可能是方法、類或組件）。當需要驗證應(yīng)用程序中指定代碼的邏輯，應(yīng)該構(gòu)建單元測試。例如，正在單元測試一個類，可能會檢查類的狀態(tài)是否正確。代碼單元是獨立測試的，只影響和監(jiān)聽指定單元的改變，模擬框架可被用來隔離單元和它的依賴。

注意：單元測試不適合測試復雜的UI交互事件。應(yīng)該使用UI測試框架，如自動化UI測試中描述的。

為了測試安卓應(yīng)用程序，通常會創(chuàng)建這些類型的自動化單元測試：

• 本地測試：只運行于本地機器的單元測試。這些測試編譯運行于Java虛擬機（JVM）來減少執(zhí)行時間，不依賴安卓框架或者可以使用模擬對象替代依賴項。
• 設(shè)備測試：運行在安卓設(shè)備或模擬器上的單元測試。這些測試可以訪問儀器的信息，例如被測試應(yīng)用程序的上下文，這些不易被模擬對象替代的安卓依賴項。

下面將介紹如何構(gòu)建這些類型的自動化單元測試。

2.本地單元測試

如果單元測試沒有依賴或僅簡單依賴安卓，應(yīng)該在本地開發(fā)機器上運行測試。這種方式有助于避免每次運行測試，都加載目標應(yīng)用程序和單元測試代碼到物理設(shè)備或模擬器，大大減少單元測試的執(zhí)行時間。為配合這種方式，通常使用類似Mockito的模擬框架來滿足所有依賴關(guān)系。

2.1.設(shè)置測試環(huán)境

在Android Studio項目中，必須存儲本地單元測試的源文件到模塊名/src/test/java/目錄（創(chuàng)建新項目時已存在）下。還需要使用JUnit 4框架提供的標準APIs，來配置項目的測試依賴。如果測試需要安卓的依賴配合，類似Mockito庫可以簡化本地單元測試，要了解關(guān)于使用模擬對象的更多信息，請參閱模擬Android依賴項。

在應(yīng)用程序頂層build.gradle文件中（即工程目錄，若僅哪個模塊需要，在該模塊下配置），需要指定這些庫作為依賴：

dependencies {
    // Required -- JUnit 4 framework
    testCompile 'junit:junit:4.12'
    // Optional -- Mockito framework
    testCompile 'org.mockito:mockito-core:1.10.19'
}

2.2.創(chuàng)建本地單元測試類

本地單元測試類應(yīng)該寫成JUnit 4測試類。JUnit是最流行和廣泛使用的Java單元測試框架，它最新的版本相比之前，允許以更簡潔和靈活的方式編寫測試。不同于基于JUnit 3的Android單元測試的做法，JUnit 4不需要擴展junit.framework.TestCase類，也不需要為測試方法名稱加test關(guān)鍵字作為前綴，同時不需要使用junit.framework或junit.extensions包中的任何類。

創(chuàng)建基本的JUnit 4測試類（包含一個或多個測試方法的Java類）。每個測試方法以@Test注解開始，且包含用于執(zhí)行和驗證想要測試的組件中單一功能的代碼。下面的例子展示如何實現(xiàn)本地單元測試類，測試方法emailValidator_CorrectEmailSimple_ReturnsTrue驗證被測試的應(yīng)用程序中isValidEmail()方法返回結(jié)果的正確性。

import org.junit.Test;
import java.util.regex.Pattern;
import static org.junit.Assert.assertFalse;
import static org.junit.Assert.assertTrue;

public class EmailValidatorTest {

    @Test
    public void emailValidator_CorrectEmailSimple_ReturnsTrue() {
        assertThat(EmailValidator.isValidEmail("name@email.com"), is(true));
    }
    ...
}

為測試應(yīng)用程序中的組件是否返回期望的結(jié)果，使用junit.Assert方法執(zhí)行驗證檢查（或斷言），來比較被測試組件的狀態(tài)與一些期望的值。為了讓測試更具可讀性，可以使用Hamcrest匹配器（例如is()和equalTo()方法）來比較返回的結(jié)果和預期的結(jié)果。

2.3.模擬安卓依賴項

默認情況下，Gradle的安卓插件基于修改過的android.jar庫（不包含任何實際代碼），執(zhí)行本地單元測試。在測試方法中調(diào)用安卓類時會引發(fā)異常，來確保只測試編寫的代碼，不依賴于Android平臺的任何特有行為（當沒有顯式地模擬時）。

可以使用模擬框架模擬代碼中的外部依賴項，從而很容易地按期望的方式測試需要與依賴交互的組件。不僅將單元測試與Android系統(tǒng)的其余部分隔離，同時驗證那些依賴項中的正確方法是否被調(diào)用。支持Java的Mockito模擬框架（1.9.5版本及以上）提供對安卓單元測試的兼容，可以配置模擬對象被調(diào)用時返回一些特定的值。若要使用此框架向本地單元測試添加模擬對象，請遵循以下開發(fā)步驟：

• 按照設(shè)置測試環(huán)境那節(jié)中描述的，在build.gradle文件中添加對Mockito庫的依賴。
• 在單元測試類的定義之前，加上@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)注解。這個注解告訴Mockito測試運行器去驗證框架的使用是否正確，并且簡化模擬對象的初始化。
• 為安卓依賴項創(chuàng)建模擬對象時，在成員變量聲明前添加@Mock注解。
• 重寫依賴項的行為，可以通過使用when()和thenReturn()方法，指定一個條件和當條件滿足時返回的值。

下面的例子展示如何使用模擬的上下文對象創(chuàng)建單元測試。

import static org.hamcrest.MatcherAssert.assertThat;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.*;
import static org.mockito.Mockito.*;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.runners.MockitoJUnitRunner;
import android.content.SharedPreferences;

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class UnitTestSample {

    private static final String FAKE_STRING = "HELLO WORLD";

    @Mock
    Context mMockContext;

    @Test
    public void readStringFromContext_LocalizedString() {
        // Given a mocked Context injected into the object under test...
        when(mMockContext.getString(R.string.hello_word))
                .thenReturn(FAKE_STRING);
        ClassUnderTest myObjectUnderTest = new ClassUnderTest(mMockContext);

        // ...when the string is returned from the object under test...
        String result = myObjectUnderTest.getHelloWorldString();

        // ...then the result should be the expected one.
        assertThat(result, is(FAKE_STRING));
    }
}

要了解更多關(guān)于使用Mockito框架，請參閱Mockito API參考和樣例代碼中的SharedPreferencesHelperTest類。

2.4.Error:"Method ... not mocked"

如果運行測試時，調(diào)用了安卓SDK中沒有模擬的API，將會接收到一個此方法沒有被模擬的錯誤，這是因為運行單元測試使用的android.jar文件不包含任何實際代碼（這些APIs僅由設(shè)備上安卓系統(tǒng)鏡像提供）。通過默認引發(fā)異常，來確保只測試編寫的代碼，不依賴于Android平臺的任何特有行為（當沒有顯式地模擬時，例如使用Mockito）。當不希望測試中拋出異常時，可以通過給項目頂層的build.gradle文件（若僅針對模塊，就用模塊下的）中添加如下的配置來改變行為，讓方法能夠返回null或0：

android {
  ...
  testOptions {
    unitTests.returnDefaultValues = true
  }
}

注意：設(shè)置returnDefaultValues屬性為true時，應(yīng)當謹慎。以null/0作為返回值會在測試中傳遞，這很難調(diào)試，而且可能會導致失敗的測試通過，所以把它當作最后的手段。

2.5.運行本地單元測試

要運行本地單元測試，請執(zhí)行以下步驟：

• 通過點擊工具欄中同步工程按鈕，確保項目被Gradle同步。
• 用下面的方式之一運行測試：
  • 運行單一測試方法，打開Project窗口，然后右擊一個測試方法并點擊Run選項。
  • 運行類中所有測試方法，右擊這個類或測試文件中的方法并點擊Run選項。
  • 運行目錄下所有測試方法，右擊這個目錄并點擊Run tests選項。

Gradle的安卓插件會編譯位于默認目錄（src/test/java/）下的本地單元測試代碼，構(gòu)建一個測試應(yīng)用程序，并且使用默認的測試運行器類來本地執(zhí)行它，然后Android Studio在Run窗口中展示結(jié)果。

3.設(shè)備單元測試

設(shè)備單元測試是運行在物理設(shè)備和模擬器的測試，可以使用安卓框架APIs和支持的APIs，例如安卓測試支持庫。當測試需要訪問設(shè)備信息（例如目標應(yīng)用程序的上下文）或需要安卓框架組件的真正實現(xiàn)（例如Parcelable或SharedPreferences對象）時，才創(chuàng)建設(shè)備單元測試。使用設(shè)備單元測試也有助于減少需要編寫和維護模擬代碼的工作量，同時可以使用模擬框架來模擬任何依賴關(guān)系。

3.1.設(shè)置測試環(huán)境

在Android Studio項目中，必須存儲設(shè)備測試的源文件到模塊名/src/androidTest/java/目錄下，此目錄創(chuàng)建新項目時已存在并包含設(shè)備測試樣例。

首先應(yīng)該下載安卓測試支持庫，它提供為應(yīng)用程序快速構(gòu)建和運行設(shè)備測試代碼的APIs，同時包含JUnit 4測試運行器（AndroidJUnitRunner）和UI功能測試（Espresso和UI Automator）所需的APIs。接著，需要配置工程的安卓測試依賴項，來使用測試支持庫提供的測試運行器和規(guī)定的APIs。為了簡化測試開發(fā)，也應(yīng)該包含Hamcrest庫，從而使用它的匹配APIs來創(chuàng)建更靈活的斷言。

在應(yīng)用程序頂層build.gradle文件中（即工程目錄，若僅哪個模塊需要，在該模塊下配置），需要指定這些庫作為依賴：

dependencies {
    androidTestCompile 'com.android.support:support-annotations:24.0.0'
    androidTestCompile 'com.android.support.test:runner:0.5'
    androidTestCompile 'com.android.support.test:rules:0.5'
    // Optional -- Hamcrest library
    androidTestCompile 'org.hamcrest:hamcrest-library:1.3'
    // Optional -- UI testing with Espresso
    androidTestCompile 'com.android.support.test.espresso:espresso-core:2.2.2'
    // Optional -- UI testing with UI Automator
    androidTestCompile 'com.android.support.test.uiautomator:uiautomator-v18:2.1.2'
}

注意：如果構(gòu)建配置的依賴包括compile注解支持庫和androidTestCompileEspresso核心庫，那么依賴沖突可能會導致構(gòu)建失敗。要解決此問題，按下面的方式更新對Espresso核心庫的依賴：

androidTestCompile('com.android.support.test.espresso:espresso-core:2.2.2', {
    exclude group: 'com.android.support', module: 'support-annotations'
})

為了使用JUnit 4測試類，通過在app模塊下的build.gradle文件中添加以下設(shè)置，確保指定AndroidJUnitRunner作為工程的默認設(shè)備測試運行器：

android {
    defaultConfig {
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
    }
}

3.2.創(chuàng)建設(shè)備單元測試類

設(shè)備單元測試類應(yīng)該寫成JUnit 4測試類。要了解更多關(guān)于創(chuàng)建JUnit 4測試類和使用JUnit 4斷言及注解，請參閱創(chuàng)建本地單元測試類。為創(chuàng)建設(shè)備的JUnit 4測試類，在定義此類之前添加@RunWith(AndroidJUnit4.class)注解，也需要指定安卓測試支持庫提供的AndroidJUnitRunner類為默認測試運行器。下面例子展示如何編寫設(shè)備單元測試，來驗證LogHistory類是否正確實現(xiàn)了Parcelable接口：

import android.os.Parcel;
import android.support.test.runner.AndroidJUnit4;
import android.util.Pair;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import java.util.List;
import static org.hamcrest.Matchers.is;
import static org.junit.Assert.assertThat;

@RunWith(AndroidJUnit4.class)
@SmallTest
public class LogHistoryAndroidUnitTest {

    public static final String TEST_STRING = "This is a string";
    public static final long TEST_LONG = 12345678L;
    private LogHistory mLogHistory;

    @Before
    public void createLogHistory() {
        mLogHistory = new LogHistory();
    }

    @Test
    public void logHistory_ParcelableWriteRead() {
        // Set up the Parcelable object to send and receive.
        mLogHistory.addEntry(TEST_STRING, TEST_LONG);

        // Write the data.
        Parcel parcel = Parcel.obtain();
        mLogHistory.writeToParcel(parcel, mLogHistory.describeContents());

        // After you're done with writing, you need to reset the parcel for reading.
        parcel.setDataPosition(0);

        // Read the data.
        LogHistory createdFromParcel = LogHistory.CREATOR.createFromParcel(parcel);
        List<Pair<String, Long>> createdFromParcelData = createdFromParcel.getData();

        // Verify that the received data is correct.
        assertThat(createdFromParcelData.size(), is(1));
        assertThat(createdFromParcelData.get(0).first, is(TEST_STRING));
        assertThat(createdFromParcelData.get(0).second, is(TEST_LONG));
    }
}

3.3.創(chuàng)建測試套件

為組織設(shè)備單元測試的執(zhí)行，可以收集一系列測試類到一個測試套件類中，然后一起運行這些測試。測試套件可以被嵌套，即收集其它測試套件到自己測試套件中，然后一起運行所有的測試類。測試套件包含在測試包中，類似于主應(yīng)用程序包，命名通常以.suite結(jié)尾作為后綴（例如，com.example.android.testing.mysample.suite）。

為單元測試創(chuàng)建測試套件，需導入JUnit中RunWith和Suite類。在套件中添加@RunWith(Suite.class)和@Suite.SuitClasses()注解，并在@Suite.SuitClasses()注解中分別列出測試類或測試套件作為參數(shù)。下面的例子展示，如何實現(xiàn)名為UnitTestSuite的測試套件，它收集并一起運行 CalculatorInstrumentationTest和CalculatorAddParameterizedTest測試類。

import com.example.android.testing.mysample.CalculatorAddParameterizedTest;
import com.example.android.testing.mysample.CalculatorInstrumentationTest;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.junit.runners.Suite;

// Runs all unit tests.
@RunWith(Suite.class)
@Suite.SuiteClasses({CalculatorInstrumentationTest.class,
        CalculatorAddParameterizedTest.class})
public class UnitTestSuite {}

3.4.運行設(shè)備單元測試

按照下面這些步驟運行設(shè)備測試：

• 通過點擊工具欄中同步工程按鈕，確保項目被Gradle同步。
• 用下面的方式之一運行測試：
  • 運行單一測試方法，打開Project窗口，然后右擊一個測試方法并點擊Run選項。
  • 運行類中所有測試方法，右擊這個類或測試文件中的方法并點擊Run選項。
  • 運行目錄下所有測試方法，右擊這個目錄并點擊Run tests選項。

Gradle的安卓插件會編譯位于默認目錄（src/androidTest/java/）下的設(shè)備測試代碼，構(gòu)建一個測試應(yīng)用包和產(chǎn)品應(yīng)用包，安裝到連接的設(shè)備或模擬器上，并且運行測試，隨后Android Studio在Run窗口中展示結(jié)果。

注意：當運行或調(diào)試設(shè)備測試時，Android Studio不注入Instant Run所需的額外方法，并將功能關(guān)閉。

3.5.在Firebase上運行測試

使用Firebase測試實驗室，可以在谷歌數(shù)據(jù)中心的物理和虛擬設(shè)備中，選擇多款流行安卓設(shè)備和不同配置（地區(qū)、橫豎屏、屏幕尺寸和平臺版本），同時測試應(yīng)用程序。可以從Android Studio或命令行，直接部署應(yīng)用程序到測試實驗室。測試結(jié)果提供日志，并包括應(yīng)用程序失敗的所有詳細信息。

在開始使用Firebase測試實驗室之前，需要做到以下幾點，除非已經(jīng)擁有谷歌賬號和Firebase工程：

• 如果還沒有，創(chuàng)建谷歌賬號。
• 在Firebase控制臺中，點擊Create New Project選項。

在Spark計劃的每日免費額度內(nèi)，使用測試實驗室測試應(yīng)用程序不收取費用。Android Studio提供集成工具，用來配置希望如何部署測試到Firebase測試實驗室。當按照規(guī)定的步驟創(chuàng)建完Firebase工程，就可以創(chuàng)建測試配置和運行測試：

• 在主菜單點擊Run > Edit Configurations選項。
• 點擊Add New Configuration選項并選擇Android Tests。
• 在安卓測試配置對話框內(nèi)：
  • 輸入或選擇測試的詳細信息，例如測試名稱、模塊類型、測試類型和測試類。
  • 從Deployment Target Options功能區(qū)的Target下拉菜單中，選擇Firebase Test Lab Device Matrix選項。
  • 如果還沒有登錄，點擊Connect to Google Cloud Platform，并允許Android Studio訪問自己的賬戶。
  • 接著是Cloud Project，點擊Settings按鈕并從列表中選擇自己的Firebase工程。
• 創(chuàng)建和配置測試矩陣：
  • 接著是Matrix Configuration下拉列表，點擊Open Dialog按鈕。
  • 點擊Add New Configuration (+)。
  • 在Name字段處，輸入新配置的名字。
  • 選擇想要測試應(yīng)用程序的設(shè)備、安卓版本、區(qū)域和橫豎屏。Firebase測試實驗室將在選擇的每種組合下測試應(yīng)用程序，并生成測試結(jié)果。
  • 點擊OK保存配置。
• 點擊Run/Debug Configurations對話框中的OK按鈕退出。
• 通過點擊Run按鈕運行測試。

Config.png

當Firebase測試實驗室完整運行了測試，Run窗口將打開并顯示結(jié)果，如下圖所示?？赡苄枰c擊Show Passed按鈕來查看所有執(zhí)行過的測試。

Results.png

也可以通過點擊Run窗口中，顯示在測試執(zhí)行日志開頭的鏈接，到網(wǎng)頁上分析測試。要了解更多關(guān)于網(wǎng)頁展示結(jié)果的分析，請參閱分析Firebase安卓測試實驗室的結(jié)果。

3.6.附加示例代碼

要下載關(guān)于設(shè)備單元測試的示例應(yīng)用程序，請參閱Android ActivityInstrumentation Sample。

4.總結(jié)

單元測試可以說是程序員在開發(fā)時，最常用的自檢技術(shù)。通過它確定業(yè)務(wù)邏輯當中，輸入和輸出的對應(yīng)關(guān)系（與函數(shù)式編程觀點類似，有興趣可以研究），方便開發(fā)人員確定自己編碼的正確性，減少安裝到設(shè)備上調(diào)試的頻率，大大提高了工作效率，希望大家可以重視。