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iOS开发中的单元测试
 
发布于2013-7-4
 

导读:本文不讨论单元测试是什么,或者它之于一个工程的利弊,我认为单元测试是一个开发者保证产出代码质量的有效工具。本文从使用者的角度对比当下比较流行的两款单元测试框架,给大家提供一些选用建议。如果你还不甚了解单元测试在工程中所起到的作用,或者还不知道TDD的开发模式,可参考:Test-Driven Development和Unit Testing。

本文对比两个iOS开发中常见的单元测试框架:OCUnit,被官方集成进XCode 4.x版本中;GHUnit,被推荐最多的测试框架,带GUI界面。初窥两款测试框架非常相似,而上手使用就会发现其中的区别。细节上的区别使两款框架在不同角度各有优劣。

OCUnit

OCUnit是XCode 4.x集成的单元测试框架,OCUnit中的测试分为两类,一类称为Logic Tests,另一类称为Application Tests。Logic Tests更倾向于所谓的白盒测试,用于测试工程中较细节的逻辑;Application Tests更倾向于黑盒测试,或接口测试,用于测试直接与用户交互的接口。

添加单元测试

OCUnit是XCode集成的,所以其与工程的结合理应是最好的,添加到工程中的成本也理应最低。使用XCode创建新工程的流程中就有一个“Include Unit Tests”的选项(如图1),新的工程就会自动生成一个Logic Tests。

向已存在的工程中添加OCUnit Logic Tests也不复杂,只需要添加一个类型为:“Cocoa Touch Unit Testing Bundle”的Target即可(如图2)。

图2,向已存在的工程中添加OCUnit测试

向已有工程中添加一个测试Target时,XCode会自动生成一个Scheme,运行单元测试用例和Build原工程需要切换不同的Scheme。如果认为切换Scheme非常麻烦,也可以在添加Target之前,在“Manage Scheme”菜单中取消“Autocreate schemes”(如图3)。

图3,添加Target不创建Scheme

Application Tests要基于Logic Tests做一些修改。一般来说一个工程既需要Logic Tests也需要Application Tests,所以建议按照上述方法添加一个单独的Target,然后执行以下操作(如图4):

1. 在Build Settings中搜索“bundle loader”,设置为:$(BUILT_PRODUCTS_DIR)/APP_NAME.app/APP_NAME(APP_NAME是应用名)

2. 再搜索“test host”,设置为:$(BUNDLE_LOADER)

3. 在Build Phases-Target Dependencies中添加依赖,选择主程序Target

图4,添加一个Application Tests

创建测试用例

OCUnit的测试用例最常用的方法有三个

1. - (void)setUp:每个test方法执行前调用

2. - (void)tearDown:每个test方法执行后调用

3. - (void)testXXX:命名为XXX的测试方法

添加Target之时XCode已经自动创建了一个测试用例类:UnitTestDemoTests,其中UnitTestDemo是工程的名字,该类中已经包含了setUp,tearDown和testExample三个方法。

通过command+n,选择“Objective-C test case class”创建一个新的测试用例类(如图5)。通过XCode创建的测试用例类是一个继承自SenTestCase(OCUnit由SEN:TE公司开发,因此基类命名为SenTestCase)的空类,需要模仿UnitTestDemoTests编写测试方法。

图5,创建一个测试用例类

开发者可以自己实现无返回值,且命名规则为testXXX的实例方法,并使用框架提供的大量断言方法。

Logic Tests与Application Tests的区别主要在setUp方法,Logic Tests只需在setUp方法中初始化一些测试数据,而Application Tests需要在setUp方法中获取主应用的AppDelegate,供test方法调用。

值得注意的是,OCUnit的test bundle是侵入主应用的,因此在使用过程中要十分注意,不要让单元测试的资源覆盖主应用资源,造成诡异的Bug。

运行测试

由于OCUnit是集成在XCode中的框架,因此在XCode中运行也比较方便。切换到单元测试的scheme(如果与工程共用scheme则无需切换),Product->Test(或直接使用快捷键command+u),框架会自动查找所有工程中SenTestCase的子类,运行其中全部命名类似testXXX的无返回值方法。

测试反馈

OCUnit的失败方法会通过Console和XCode Issues两个位置反馈,通过XCode Issues可以直接定位到出现错误的单元测试代码行。Issue的提示信息就是在单元测试断言方法中定义的description。

GHUnit

GHUnit是一款Objective-C的测试框架,除了支持iOS工程还支持OSX的工程,但OSX不在本文的讨论范围。GHUnit不同于OCUnit,它提供了GUI界面来操作测试用例,而且也不区分Logic Tests和Application Tests。

添加单元测试

与集成进XCode的OCUnit相比,GHUnit的添加过程略显复杂。首先在上下载GHUnit的框架包,当前的For iOS的最新版本是0.5.6,解压后是一个GHUnitIOS.framework的文件夹。

打开已经存在的工程,添加一个EmptyApplication Target,并在新Target中添加刚刚下载的GHUnitIOS.framework(如图6、7)。

图6,在新Target中添加GHUnitIOS.framework

在Build Phases中添加非官方框架并不会把框架文件拷贝到工程目录,而是只做一个链接,所以建议在添加之前先把框架拷贝到工程目录下。

图7,选择GHUnitIOS.framework

接下来用相同的方法添加框架依赖的其他库:“QuartzCore.framework”。

在Build Settings中搜索“linker flags”,设置Other Linker Flags - Debug - 添加一个支持全架构和全版本SDK的标示“-ObjC -all_load”(如图8)。

图8,设置linker flags

删除Tests Target中的AppDelegate(.h和.m一起删除)。修改main函数,支持GHUnitIOS,导入GHUnitIOSAppDelegate代替原来的AppDelegate,修改UIApplicationMain的参数(如图9)。

图9,修改main函数

至此已经完成了GHUnit的添加,选择新建Target同时创建的scheme,直接Build and Run即可在设备或Simulator中启动一个新的App(如图10),即该单元测试的App。

图10,单元测试App

创建测试用例

创建GHUnit测试用例与创建OCUnit测试用例相似。

新建一个Objective-C Class文件,继承自GHTestCase,在XCode生成的.h文件中不会导入GHUnit.h文件,需要开发者自行导入“#import <GHUnitIOS/GHUnit.h>”。

GHUnit框架提供断言方法比OCUnit更加丰富,开发用例也就可以做的更加细致,更有利查找/定位错误。

测试方法的命名规则与OCUnit一样,是以test开头的无返回值方法:- (void)testXXX。而常用的方法除了上述提到的setUp和tearDown,GHUnit还提供了setUpClass和tearDownClass两个方法,在该用例运行前和结束后调用。另外,刚刚提到GHUnit不区分Logic Tests和Application Tests,所以在setUp和tearDown方法中也就不存在设置的区分。

运行测试

运行GHUnit需要分两步,首先编译并安装单元测试App到设备或Simulator里(如图11),创建了两个用例,每个用例中分别有一个方法。

图11,两个用例的GHUnit App

在App中可以通过点击右上角的Run按钮运行全部用例,框架会查找所有以testXXX命名的无返回值方法,并执行。或点击TableView中的某个Cell运行单独的测试方法。

测试反馈

断言失败测试未通过的方法在App中会标记为红色,并给出每一个方法的运行时间。在Console中会打印出详细的出错信息,包括:异常类型,出错文件,位置,以及断言方法中指定的出错原因。更重要的是,出错时的程序堆栈内容(如图12)。

图12,未通过测试的方法,Console中的内容

GHUnit通过Console中的内容给开发者提供帮助,可以快速定位程序出错的位置,这一点比OCUnit做的要好。

本文简单介绍了两款框架的安装与入门,可以初步了解其各自特点,在接下来的文章中将会更加详细的介绍如何使用框架进行单元测试,以及框架中的一些高级功能。此外,后续还将向大家介绍另外的与这两款框架区别更加明显的单元测试框架。

传统断言提供的方法数量和功能都有限,以导读中提到的两款框架为例,即使是断言相对丰富的GHUnit也只是提供了38种断言方法,范围仅涵盖了逻辑比较,异常和出错等少数几方面,仍然很单一。而使用匹配引擎代替断言,可能性就大大丰富了,除了普通断言支持的规则,一般的引擎还默认提供了包含,区间,继承关系等。更重要的是,使用匹配引擎开发者可以自行开发匹配规则,引入与业务相关的逻辑判断。

本文要介绍两款匹配引擎,一款就是Hamcrest的Objective-C实现——OCHamcrest,另一款则是专为Objective-C/Cocoa而生的后来者——Expecta。接下来将结合GHUnitTest,介绍两款匹配引擎如何在单元测试中发挥作用(有关GHUnitTest参考《iOS开发中的单元测试(一)》。

OCHamcrest

介绍匹配引擎必须要提Hamcrest,几乎已经成为匹配引擎的代名词。官网首页上的一句话表明了它的身世:“Born in Java, Hamcrest now has implementations in a number of languages.”。这款诞生于Java的匹配引擎现在还支持除Java的Python、Ruby、PHP、Erlang和Objective-C。

加入工程

在iOS工程中使用OCHamcrest需要先获取OCHamcrestIOS.framework,可以从Quality Coding直接下载,或在Github上获取源码编译。注意:Github上托管的OCHamcrest工程以Submodule的形式关联源代码,因此如果使用命令行方式clone工程,需要执行“git submodule update --init”。

下载源码后,进入Source目录,执行MakeDistribution.sh脚本,将会在Source/build/Release下生成OCHamcrest.framework、OCHamcrestIOS.framework和OCHamcrest.framework.dSYM , OCHamcrestIOS.framework就是iOS工程中需要用到的框架,如图1。

图1,从源码编译生成 OCHamcrestIOS.framework

打开已经安装了GHUnitTest的工程,把OCHamcrestIOS.framework添加到单元测试的Target中。在需要使用匹配引擎的用例中,定义“HC_SHORTHAND”并导入“<OCHamcrestIOS/OCHamcrestIOS.h>”(如图2)。

图2,把OCHamcrestIOS.framework导入工程

至此OCHamcrest已经安装完成,可以再测试用例中使用匹配规则代替GHUnitTest的断言方法。

预定义规则

OCHamcrest针对不同的数据类型提供了大量的预定义匹配规则,大大丰富了断言的类型。支持的数据类型包括:对象、容器、数值和文本,此外还提供了专门的逻辑匹配规则。

以文本(一般就是NSString)为例,OCHamcrest提供了6种针对对象的匹配规则:

IsEqualIgnoringCase,该文本是否与给出的文本相同(忽略大小写);

IsEqualIgnoringWhiteSpace,该文本是否与给出的文本相同(忽略空格);

StringContains,该文本是否包含给出的文本片段;

StringContainsInOrder,该文本是否按照先后顺序包含给出的若干文本片段;

StringEndsWith,该文本是否以给出的文本片段结尾;

StringStartsWith,该文本是否以给出的文本片段开头。

另外,再举OCHamcrest为对象(NSObject和NSObject的子类)预定义的8条规则:

ConformsToProtocol,该对象是否遵循了给出的协议,或者说是否实现了给出的Delegate;

HasDescription,允许使用文本规则对给出的一段文本与该对象的描述进行匹配;

HasProperty,该对象是否含有给出的属性;

IsInstanceOf,是给出的类的实例,或是给出的类子类的实例;

IsTypeOf,是给出的类的实例,不同于IsInstanceOf,无法匹配子类实例;

IsNil,为空;

IsSame,与给出的对象是同一个实例。

撰写用例

OCHamcrest提供了匹配规则和相应的断言方法,配合单元测试框架(本文以GHUnit为例, 在《iOS开发中的单元测试(一)》中已经介绍了如何安装GHUnit框架并撰写用例)的驱动机制即可撰写用例。本文以联合使用上述提到的StringStartsWith和HasDescription规则为例。

首先,定义一个用于示例的类“Man”(如图3),有属性friends,当friends为空,其description为“Man without any friend, so sorry.”,反之为“Nice persion with [friends count] friend(s).”。(使用Foo或Bar这样的示例会显得很没情怀吧 ;-|)

图3,用于测试的类:Man

用例中判断某Man实例的description是否以Nice开头(这是不是一个友善的人),如图4。

图4,测试用例两则

UntTestCase是GHTestCase的子类,引入<OCHamcrestIOS/OCHamcrestIOS.h>并定义HC_SHORTHAND表示使用OChamcrest。setUp方法在每个测试方法执行之前初始化一个Man实例;testANiceMan方法向Man实例的friends属性中加入两个值,因此该实例的description将返回“Nice man ....”;使用OCHamcrest提供的断言方法assertThat与匹配规则配合,判断该实例的description是否以“Nice”开头;testNotANiceMan方法则直接测试一个未经过加入friends的实例测试。

上述测试,testANiceMan方法顺利通过,testNotANiceMan不会通过,直接报出错误堆栈,并打印在匹配规则中预先定义好的出错信息(如图5)。

图5,测试结果

辅助方法

Syntactic Sugar是一种提高匹配规则和断言可读性的方案,让一个匹配和断言看起来更像是一句自然语言的话,而非多个函数的堆砌,对实际的匹配运算不产生任何影响。例如,没有加Sugar的匹配:

assertThat(foo, equalTo(bar));

加Sugar可以是:

assertThat(foo, is(equalTo(bar)));

除了Sugar,OCHamcrest还提供了describedAs方法,用于辅助断言方法,自定义出错文案,例如:

assertThat(foo, describedAs(@”foo should be equal to bar”, equalTo(bar), nil));

自定义规则

OCHamcrest官方给出的自定义匹配规则示例是:onASaturday,判断一个NSDateComponents实例是否为星期六。本文以上一节使用的Man对象为例,匹配某Man实例是否有一个名为“Joe”的好友,规则命名为:hasAFriendJoe。

自定义匹配规则包括两部分,一个Macher类和一个用OBJC_EXPORT方式定义的函数。

自定义Macher类都是HCBaseMatcher的子类(如图6),接口中定义的类初始化方法供匹配方法hasAFriendJoe调用,其实现则通过调用接口中定义的另一个实例方法。

图6,HasAFriend接口和匹配方法hasAFriendJoe定义

在HasAFriend中需要引入<OCHamcrestIOS/HCDescription.h>,并重写父类中的matches:和describeTo:方法(如图7)。在maches:方法中实现匹配逻辑,匹配成功则返回YES,否则返回NO;describeTo是失败后的描述;hasAFriendJoe方法只需要调用类方法初始化匹配规则类即可。匹配规则定义后,可以配合断言方法使用,如上一节所示的assertThat方法:

assertThat(self.man, hasAFriendJoe());

图7,规则实现

Expecta

Expecta专为Objective-C/Cocoa而生,相比OCHamcrest,其优化了匹配的语法,测试用例的可读性更高。此外,Expecta对匹配对象类型没有强制要求,允许任意类型的数据进行匹配。在OCHamcrest中每一条匹配规则都是一个方法,规则联合使用也需要以参数形式传递。在Expecata中联合规则的语法是以点号连接,借助Sugar介词可以把一个联合规则拼装成一句符合自然语法的句子,例如:

OCHamcrest —— assertThat(@"foo", is(equalTo(@"foo")));

Expecta —— expect(@"foo").to.equal(@"foo");

加入工程

Expecta提供了CocoaPods的源,可以通过定义依赖引入:

dependency 'Expecta', '~> 0.2.1'

或者从github上获取源代码,编译出Library,引入XCode工程。下载源码后,进入工程目录,运行rake,编译工程。编译完成后,把products目录拷贝到工程中(如图8),在iOS/MacOSX工程中加入响应的.a文件(如图9)。在Build Settings的Other Linker Flags中加入-ObjC参数(在《iOS开发中的单元测试(一)》中添加GHUnit一节介绍了如何添加-ObjC的参数)。与OCHamcrest类似,在测试用例中定义EXP_SHORTHAND,并引入“Expecta.h”(如图10)。

图8,加入编译后的头文件列表

图9,加入Library文件

图10,用例中引入Expecta

预定义规则

Expecta提供的预定义规则只有20条,远远少于OCHamcrest提供的预定义规则。由于Expecta的匹配规则对匹配对象没有要求,因此没有提供像OCHamcrest中针对某种对象的特定规则。

在Expecta的github首页可以看到全部预定义规则列表。举几个较有特点的规则为例:

expect(x).to.beCloseToWithin(y, z),x距离y的距离小于z
expect(x).to.beTruthy(), x是否为真(或非空);
expect(x).to.beFalsy(),x是否为假(或空/零);
expect(^{ /* code */ }).to.raiseAny(),该Block是否抛出异常;
expect(^{ /* code */ }).to.raise(@"ExceptionName"),该Block是否抛出给定名字异常。

此外,通过.notTo或.toNot对规则取反进行匹配,如:expect(x).notTo.equal(y)。

通过.will或.willNot进行异步匹配,即在超时时间(默认超时1秒,也可通过[Expecta setAsynchronousTestTimeout:x]设定)之前满足匹配规则即可,如:expect(x).will.beNil()。

撰写用例

Expecta不使用类似assertThat类似的辅助断言方法,而是直接使用expecta.语法匹配。

仍然以GHUnit测试用例为例,测试一个数字n,是否在5附近,距离小于2,即处在[3,7]区间内(如图11)。

图11,Expecta测试用例

Expecta不支持匹配规则的联合使用。

辅助方法

Expecta也有语法Sugar:to。

自定义规则

Expecta的自定义规则有两种方式,静态规则和动态规则。

定义静态规则:

Expecta的匹配规则不是一个类,是通过框架提供的宏定义来实现的,操作比定义OCHamcrest规则简单不少。仍以OCHamcrest中的判断一个Man实例是否有名为“Joe”的好友。

通过EXPMatcherInterface()方法定义,该方法有两个参数,规则名和规则参数列表。示例如图12。

图12,扩展规则hasAFriendJoe定义

EXPMacherInterface第二个参数允许通过这样的方式定义列表:(NSString *Foo, int bar)。

在实现中,用EXPMatcherImplementationBegin和EXPMatcherImplementationEnd标示规则实现的头尾。并定义prerequisite、match、failureMessageForTo和failureMessageForNotTo四个Block,分别返回与判断结果,匹配结果,正向匹配出错原因和反相匹配出错原因(如图13)。由于Expecta框架不支持ARC,因此需要在Build Settings中对该.m文件添加 -fno-objc-arc参数。在测试用例中可以通过如下语法调用:

expect(self.man).hasAFriend(@"Joe");

或反相匹配:

expect(self.man).notTo.hasAFriend(@"Joe");

图13,Expecta自定义规则实现

定义动态规则:

动态规则是本质上并不是一段逻辑匹配,而是通过Expecta的语法对匹配对象的属性进行是否为真的断言。例如:

@interface LightSwitch : NSObject
@property (nonatomic, assign, getter=isTurnedOn) BOOL turnedOn;
@end
@implementation LightSwitch
@synthesize turnedOn;
@end

可以写出如下断言:

expect([lightSwitch isTurnedOn]).to.beTruthy();

建立动态规则:

EXPMatcherInterface(isTurnedOn, (void));

就可以通过以下断言判断turendOn属性的真假:

expect(lightSwitch).isTurnedOn();

总结

GHUnit在安装上确实显得有些麻烦,无法跟集成在XCode里的OCUnit相比。 但从开发者的角度讲,我更喜欢GHUnit带来的体验,GUI的操作界面可以脱离IDE单独运行,支持运行单一测试方法和运行全部用例的,打印出错堆栈可以更快定位到问题所在。

整体看两款匹配引擎,Expecta小巧,敏捷,提供了多种灵活的匹配方式,OCHamcrest从Hamecrest体系继承而来,形式更加中庸,提供的机制更完善。从开发者的角度看,Expecta更好玩,而OCHamcrest更实用,在实验性的项目中我会偏向选择Expecta,而较正式的项目则会使用OCHamcrest。

OCHamcrest结合上一篇《iOS开发中的单元测试(一)》中介绍的单元测试框架GHUnit可以给开发者提供一个完整的单元测试方案,建议开发者在自己的项目中引入这样的质量自控机制,写出健壮的代码。

通过两篇文章介绍了单元测试框架和匹配引擎的一些基础知识,在接下来的文章中,我将结合一个项目,从实战角度详细记述如何开发带有单元测试的iOS项目。

 
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