java编程语言
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前言
清代杰出思想家章学诚有一句名言：“学必求其心得，业必贵其专精。”
意思是：学习上一定要追求心得体会，事业上一定要贵以专注精深。做技术就是这样，一件事如果做到了极致，就必然会有所心得体会。作者最近在一个项目上，追求单元测试覆盖率到极致，所以才有了这篇心得体会。
上一篇文章《Java单元测试技巧之PowerMock》除了介绍单元测试基础知识外，主要介绍了“为什么要编写单元测试”。很多同学读完后，还是不能快速地编写单元测试用例。而这篇文章，立足于“如何来编写单元测试用例”，能够让同学们“有章可循”，能快速地编写出单元测试用例。
一 编写单元测试用例
1 测试框架简介
Mockito是一个单元测试模拟框架，可以让你写出优雅、简洁的单元测试代码。Mockito采用了模拟技术，模拟了一些在应用中依赖的复杂对象，从而把测试对象和依赖对象隔离开来。
PowerMock是一个单元测试模拟框架，是在其它单元测试模拟框架的基础上做出扩展。通过提供定制的类加载器以及一些字节码篡改技术的应用，PowerMock实现了对静态方法、构造方法、私有方法以及final方法的模拟支持等强大的功能。但是，正因为PowerMock进行了字节码篡改，导致部分单元测试用例并不被JaCoco统计覆盖率。
通过作者多年单元测试的编写经验，优先推荐使用Mockito提供的功能；只有在Mockito提供的功能不能满足需求时，才会采用PowerMock提供的功能；但是，不推荐使用影响JaCoco统计覆盖率的PowerMock功能。在本文中，我们也不会对影响JaCoco统计覆盖率的PowerMock功能进行介绍。
下面，将以Mockito为主、以PowerMock为辅，介绍一下如何编写单元测试用例。
2 测试框架引入
为了引入Mockito和PowerMock包，需要在maven项目的pom.xml文件中加入以下包依赖：
<dependency> <groupId>org.powermock</groupId> <artifactId>powermock-core</artifactId> <version>${powermock.version}</version> <scope>test</scope></dependency><dependency> <groupId>org.powermock</groupId> <artifactId>powermock-api-mockito2</artifactId> <version>${powermock.version}</version> <scope>test</scope></dependency><dependency> <groupId>org.powermock</groupId> <artifactId>powermock-module-junit4</artifactId> <version>${powermock.version}</version> <scope>test</scope></dependency>
其中，powermock.version为2.0.9，为当前的最新版本，可根据实际情况修改。在PowerMock包中，已经包含了对应的Mockito和JUnit包，所以无需单独引入Mockito和JUnit包。
3 典型代码案例
一个典型的服务代码案例如下：
/** * 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 服务相关 */ /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 标识生成器 */ @Autowired private IdGenerator idGenerator;
/** 参数相关 */ /** 可以修改 */ @Value(“${userService.canModify}”) private Boolean canModify;
/** * 创建用户 * * @param userCreate 用户创建 * @return 用户标识 */ public Long createUser(UserVO userCreate) { // 获取用户标识 Long userId = userDAO.getIdByName(userCreate.getName());
// 根据存在处理 // 根据存在处理: 不存在则创建 if (Objects.isNull(userId)) { userId = idGenerator.next(); UserDO create = new UserDO(); create.setId(userId); create.setName(userCreate.getName()); userDAO.create(create); } // 根据存在处理: 已存在可修改 else if (Boolean.TRUE.equals(canModify)) { UserDO modify = new UserDO(); modify.setId(userId); modify.setName(userCreate.getName()); userDAO.modify(modify); } // 根据存在处理: 已存在禁修改 else { throw new UnsupportedOperationException(“不支持修改”); }
// 返回用户标识 return userId; }}
4 测试用例编写
采用Mockito和PowerMock单元测试模拟框架，编写的单元测试用例如下：
UserServiceTest.java
/** * 用户服务测试类 */@RunWith(PowerMockRunner.class)public class UserServiceTest { /** 模拟依赖对象 */ /** 用户DAO */ @Mock private UserDAO userDAO; /** 标识生成器 */ @Mock private IdGenerator idGenerator;
/** 定义被测对象 */ /** 用户服务 */ @InjectMocks private UserService userService;
/** * 在测试之前 */ @Before public void beforeTest() { // 注入依赖对象 Whitebox.setInternalState(userService, “canModify”, Boolean.TRUE); }
/** * 测试: 创建用户-新 */ @Test public void testCreateUserWithNew() { // 模拟依赖方法 // 模拟依赖方法: userDAO.getByName Mockito.doReturn(null).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString()); // 模拟依赖方法: idGenerator.next Long userId = 1L; Mockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();
// 调用被测方法 String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateVO.json”); UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class); Assert.assertEquals(“用户标识不一致”, userId, userService.createUser(userCreate));
// 验证依赖方法 // 验证依赖方法: userDAO.getByName Mockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName()); // 验证依赖方法: idGenerator.next Mockito.verify(idGenerator).next(); // 验证依赖方法: userDAO.create ArgumentCaptor<UserDO> userCreateCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class); Mockito.verify(userDAO).create(userCreateCaptor.capture()); text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateDO.json”); Assert.assertEquals(“用户创建不一致”, text, JSON.toJSONString(userCreateCaptor.getValue()));
// 验证依赖对象 Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO); }
/** * 测试: 创建用户-旧 */ @Test public void testCreateUserWithOld() { // 模拟依赖方法 // 模拟依赖方法: userDAO.getByName Long userId = 1L; Mockito.doReturn(userId).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());
// 调用被测方法 String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateVO.json”); UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class); Assert.assertEquals(“用户标识不一致”, userId, userService.createUser(userCreate));
// 验证依赖方法 // 验证依赖方法: userDAO.getByName Mockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName()); // 验证依赖方法: userDAO.modify ArgumentCaptor<UserDO> userModifyCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class); Mockito.verify(userDAO).modify(userModifyCaptor.capture()); text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userModifyDO.json”); Assert.assertEquals(“用户修改不一致”, text, JSON.toJSONString(userModifyCaptor.getValue()));
// 验证依赖对象 Mockito.verifyNoInteractions(idGenerator); Mockito.verifyNoMoreInteractions(userDAO); }
/** * 测试: 创建用户-异常 */ @Test public void testCreateUserWithException() { // 注入依赖对象 Whitebox.setInternalState(userService, “canModify”, Boolean.FALSE);
// 模拟依赖方法 // 模拟依赖方法: userDAO.getByName Long userId = 1L; Mockito.doReturn(userId).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());
// 调用被测方法 String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateVO.json”); UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class); UnsupportedOperationException exception = Assert.assertThrows(“返回异常不一致”, UnsupportedOperationException.class, () -> userService.createUser(userCreate)); Assert.assertEquals(“异常消息不一致”, “不支持修改”, exception.getMessage()); }}
userCreateVO.json
{“name”:”test”}
userCreateDO.json
{“id”:1,”name”:”test”}
userModifyDO.json
{“id”:1,”name”:”test”}
通过执行以上测试用例，可以看到对源代码进行了100%的行覆盖。
二 测试用例编写流程
通过上一章编写Java类单元测试用例的实践，可以总结出以下Java类单元测试用例的编写流程：
单元测试用例编写流程
上面一共有3个测试用例，这里仅以测试用例testCreateUserWithNew(测试：创建用户-新)为例说明。
1 定义对象阶段
第1步是定义对象阶段，主要包括定义被测对象、模拟依赖对象（类成员）、注入依赖对象（类成员）3大部分。
定义被测对象
在编写单元测试时，首先需要定义被测对象，或直接初始化、或通过Spy包装……其实，就是把被测试服务类进行实例化。
/** 定义被测对象 *//** 用户服务 */@InjectMocksprivate UserService userService;
模拟依赖对象（类成员）
在一个服务类中，我们定义了一些类成员对象——服务（Service）、数据访问对象（DAO）、参数（Value）等。在Spring框架中，这些类成员对象通过@Autowired、@Value等方式注入，它们可能涉及复杂的环境配置、依赖第三方接口服务……但是，在单元测试中，为了解除对这些类成员对象的依赖，我们需要对这些类成员对象进行模拟。
/** 模拟依赖对象 *//** 用户DAO */@Mockprivate UserDAO userDAO;/** 标识生成器 */@Mockprivate IdGenerator idGenerator;
注入依赖对象（类成员）
当模拟完这些类成员对象后，我们需要把这些类成员对象注入到被测试类的实例中。以便在调用被测试方法时，可能使用这些类成员对象，而不至于抛出空指针异常。
/** 定义被测对象 *//** 用户服务 */@InjectMocksprivate UserService userService;/** * 在测试之前 */@Beforepublic void beforeTest() { // 注入依赖对象 Whitebox.setInternalState(userService, “canModify”, Boolean.TRUE);}
2 模拟方法阶段
第2步是模拟方法阶段，主要包括模拟依赖对象（参数或返回值）、模拟依赖方法2大部分。
模拟依赖对象（参数或返回值）
通常，在调用一个方法时，需要先指定方法的参数，然后获取到方法的返回值。所以，在模拟方法之前，需要先模拟该方法的参数和返回值。
Long userId = 1L;
模拟依赖方法
在模拟完依赖的参数和返回值后，就可以利用Mockito和PowerMock的功能，进行依赖方法的模拟。如果依赖对象还有方法调用，还需要模拟这些依赖对象的方法。
// 模拟依赖方法// 模拟依赖方法: userDAO.getByNameMockito.doReturn(null).when(userDAO).getIdByName(Mockito.anyString());// 模拟依赖方法: idGenerator.nextMockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();
3 调用方法阶段
第3步是调用方法阶段，主要包括模拟依赖对象（参数）、调用被测方法、验证参数对象（返回值）3步。
模拟依赖对象（参数）
在调用被测方法之前，需要模拟被测方法的参数。如果这些参数还有方法调用，还需要模拟这些参数的方法。
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateVO.json”);UserVO userCreate = JSON.parseObject(text, UserVO.class);
调用被测方法
在准备好参数对象后，就可以调用被测试方法了。如果被测试方法有返回值，需要定义变量接收返回值；如果被测试方法要抛出异常，需要指定期望的异常。
userService.createUser(userCreate)
验证数据对象（返回值）
在调用被测试方法后，如果被测试方法有返回值，需要验证这个返回值是否符合预期；如果被测试方法要抛出异常，需要验证这个异常是否满足要求。
Assert.assertEquals(“用户标识不一致”, userId, userService.createUser(userCreate));
4 验证方法阶段
第4步是验证方法阶段，主要包括验证依赖方法、验证数据对象（参数）、验证依赖对象3步。
验证依赖方法
作为一个完整的测试用例，需要对每一个模拟的依赖方法调用进行验证。
// 验证依赖方法// 验证依赖方法: userDAO.getByNameMockito.verify(userDAO).getIdByName(userCreate.getName());// 验证依赖方法: idGenerator.nextMockito.verify(idGenerator).next();// 验证依赖方法: userDAO.createArgumentCaptor userCreateCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);Mockito.verify(userDAO).create(userCreateCaptor.capture());
验证数据对象（参数）
对应一些模拟的依赖方法，有些参数对象是被测试方法内部生成的。为了验证代码逻辑的正确性，就需要对这些参数对象进行验证，看这些参数对象值是否符合预期。
text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userCreateDO.json”);Assert.assertEquals(“用户创建不一致”, text, JSON.toJSONString(userCreateCaptor.getValue()));
验证依赖对象
作为一个完整的测试用例，应该保证每一个模拟的依赖方法调用都进行了验证。正好，Mockito提供了一套方法，用于验证模拟对象所有方法调用都得到了验证。
// 验证依赖对象Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO);
三 定义被测对象
在编写单元测试时，首先需要定义被测对象，或直接初始化、或通过Spy包装……其实，就是把被测试服务类进行实例化。
1 直接构建对象
直接构建一个对象，总是简单又直接。
UserService userService = new UserService();
2 利用Mockito.spy方法
Mockito提供一个spy功能，用于拦截那些尚未实现或不期望被真实调用的方法，默认所有方法都是真实方法，除非主动去模拟对应方法。所以，利用spy功能来定义被测对象，适合于需要模拟被测类自身方法的情况，适用于普通类、接口和虚基类。
UserService userService = Mockito.spy(new UserService());UserService userService = Mockito.spy(UserService.class);AbstractOssService ossService = Mockito.spy(AbstractOssService.class);
3 利用@Spy注解
@Spy注解跟Mockito.spy方法一样，可以用来定义被测对象，适合于需要模拟被测类自身方法的情况，适用于普通类、接口和虚基类。@Spy注解需要配合@RunWith注解使用。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class CompanyServiceTest { @Spy private UserService userService = new UserService();
…}
注意：@Spy注解对象需要初始化。如果是虚基类或接口，可以用Mockito.mock方法实例化。
4 利用@InjectMocks注解
@InjectMocks注解用来创建一个实例，并将其它对象（@Mock、@Spy或直接定义的对象）注入到该实例中。所以，@InjectMocks注解本身就可以用来定义被测对象。@InjectMocks注解需要配合@RunWith注解使用。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class UserServiceTest { @InjectMocks private UserService userService; …
}
四 模拟依赖对象
在编写单元测试用例时，需要模拟各种依赖对象——类成员、方法参数和方法返回值。
1 直接构建对象
如果需要构建一个对象，最简单直接的方法就是——定义对象并赋值。
Long userId = 1L;String userName = “admin”;UserDO user = new User();user.setId(userId);user.setName(userName);List userIdList = Arrays.asList(1L, 2L, 3L);
2 反序列化对象
如果对象字段或层级非常庞大，采用直接构建对象方法，可能会编写大量构建程序代码。这种情况，可以考虑反序列化对象，将会大大减少程序代码。由于JSON字符串可读性高，这里就以JSON为例，介绍反序列化对象。
反序列化模型对象
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “user.json”);UserDO user = JSON.parseObject(text, UserDO.class);
反序列化集合对象
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userList.json”);List userList = JSON.parseArray(text, UserDO.class);
反序列化映射对象
String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userMap.json”);Map userMap = JSON.parseObject(text, new TypeReference>() {});
3 利用Mockito.mock方法
Mockito提供一个mock功能，用于拦截那些尚未实现或不期望被真实调用的方法，默认所有方法都已被模拟——方法为空并返回默认值（null或0），除非主动执行doCallRealMethod或thenCallRealMethod操作，才能够调用真实的方法。
利用Mockito.mock方法模拟依赖对象，主要用于以下几种情形：
只使用类实例，不使用类属性；
类属性太多，但使用其中少量属性（可以mock属性返回值）；
类是接口或虚基类，并不关心其具体实现类。
MockClass mockClass = Mockito.mock(MockClass.class);List userIdList = (List)Mockito.mock(List.class);
4 利用@Mock注解
@Mock注解跟Mockito.mock方法一样，可以用来模拟依赖对象，适用于普通类、接口和虚基类。@Mock注解需要配合@RunWith注解使用。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class UserServiceTest { @Mock private UserDAO userDAO; …
}
5 利用Mockito.spy方法
Mockito.spy方法跟Mockito.mock方法功能相似，只是Mockito.spy方法默认所有方法都是真实方法，除非主动去模拟对应方法。
UserService userService = Mockito.spy(new UserService());UserService userService = Mockito.spy(UserService.class);AbstractOssService ossService = Mockito.spy(AbstractOssService.class);
6 利用@Spy注解
@Spy注解跟Mockito.spy方法一样，可以用来模拟依赖对象，适用于普通类、接口和虚基类。@Spy注解需要配合@RunWith注解使用。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class CompanyServiceTest { @Spy private UserService userService = new UserService();
…}
注意：@Spy注解对象需要初始化。如果是虚基类或接口，可以用Mockito.mock方法实例化。
五 注入依赖对象
当模拟完这些类成员对象后，我们需要把这些类成员对象注入到被测试类的实例中。以便在调用被测试方法时，可能使用这些类成员对象，而不至于抛出空指针异常。
1 利用Setter方法注入
如果类定义了Setter方法，可以直接调用方法设置字段值。
userService.setMaxCount(100);userService.setUserDAO(userDAO);
2 利用ReflectionTestUtils.setField方法注入
JUnit提供ReflectionTestUtils.setField方法设置属性字段值。
ReflectionTestUtils.setField(userService, “maxCount”, 100);ReflectionTestUtils.setField(userService, “userDAO”, userDAO);
3 利用Whitebox.setInternalState方法注入
PowerMock提供Whitebox.setInternalState方法设置属性字段值。
Whitebox.setInternalState(userService, “maxCount”, 100);Whitebox.setInternalState(userService, “userDAO”, userDAO);
4 利用@InjectMocks注解注入
@InjectMocks注解用来创建一个实例，并将其它对象（@Mock、@Spy或直接定义的对象）注入到该实例中。@InjectMocks注解需要配合@RunWith注解使用。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class UserServiceTest { @Mock private UserDAO userDAO; private Boolean canModify;
@InjectMocks private UserService userService; …}
5 设置静态常量字段值
有时候，我们需要对静态常量对象进行模拟，然后去验证是否执行了对应分支下的方法。比如：需要模拟Lombok的@Slf4j生成的log静态常量。但是，Whitebox.setInternalState方法和@InjectMocks注解并不支持设置静态常量，需要自己实现一个设置静态常量的方法：
public final class FieldHelper { public static void setStaticFinalField(Class clazz, String fieldName, Object fieldValue) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException { Field field = clazz.getDeclaredField(fieldName); FieldUtils.removeFinalModifier(field); FieldUtils.writeStaticField(field, fieldValue, true); }}
具体使用方法如下：
FieldHelper.setStaticFinalField(UserService.class, “log”, log);
注意：经过测试，该方法对于int、Integer等基础类型并不生效，应该是编译器常量优化导致。
六 模拟依赖方法
在模拟完依赖的参数和返回值后，就可以利用Mockito和PowerMock的功能，进行依赖方法的模拟。如果依赖对象还有方法调用，还需要模拟这些依赖对象的方法。
1 根据返回模拟方法
模拟无返回值方法
Mockito.doNothing().when(userDAO).delete(userId);
模拟方法单个返回值
Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(userId);Mockito.when(userDAO.get(userId)).thenReturn(user);
模拟方法多个返回值
直接列举出多个返回值：
Mockito.doReturn(record0, record1, record2, null).when(recordReader).read();Mockito.when(recordReader.read()).thenReturn(record0, record1, record2, null);
转化列表为多个返回值：
List recordList = …;Mockito.doReturn(recordList.get(0), recordList.subList(1, recordList.size()).toArray()).when(recordReader).read();Mockito.when(recordReader.read()).thenReturn(recordList.get(0), recordList.subList(1, recordList.size()).toArray());
模拟方法定制返回值
可利用Answer定制方法返回值：
Map userMap = …;Mockito.doAnswer(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0))) .when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())) .thenReturn(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0)));Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())) .then(invocation -> userMap.get(invocation.getArgument(0)));
模拟方法抛出单个异常
指定单个异常类型：
Mockito.doThrow(PersistenceException.class).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(PersistenceException.class);
指定单个异常对象：
Mockito.doThrow(exception).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(exception);
模拟方法抛出多个异常
指定多个异常类型：
Mockito.doThrow(PersistenceException.class, RuntimeException.class).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(PersistenceException.class, RuntimeException.class);
指定多个异常对象：
Mockito.doThrow(exception1, exception2).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenThrow(exception1, exception2);
直接调用真实方法
Mockito.doCallRealMethod().when(userService).getUser(userId);Mockito.when(userService.getUser(userId)).thenCallRealMethod();
2 根据参数模拟方法
Mockito提供do-when语句和when-then语句模拟方法。
模拟无参数方法
对于无参数的方法模拟：
Mockito.doReturn(deleteCount).when(userDAO).deleteAll();Mockito.when(userDAO.deleteAll()).thenReturn(deleteCount);
模拟指定参数方法
对于指定参数的方法模拟：
Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(userId);Mockito.when(userDAO.get(userId)).thenReturn(user);
模拟任意参数方法
在编写单元测试用例时，有时候并不关心传入参数的具体值，可以使用Mockito参数匹配器的any方法。Mockito提供了anyInt、anyLong、anyString、anyList、anySet、anyMap、any(Class clazz)等方法来表示任意值。
Mockito.doReturn(user).when(userDAO).get(Mockito.anyLong());Mockito.when(userDAO.get(Mockito.anyLong())).thenReturn(user);
模拟可空参数方法
Mockito参数匹配器的any具体方法，并不能够匹配null对象。而Mockito提供一个nullable方法，可以匹配包含null对象的任意对象。此外，Mockito.any()方法也可以用来匹配可空参数。
Mockito.doReturn(user).when(userDAO) .queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.nullable(Long.class));Mockito.when(userDAO.queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.<Long>any())) .thenReturn(user);
模拟必空参数方法
同样，如果要匹配null对象，可以使用isNull方法，或使用eq(null)。
Mockito.doReturn(user).when(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.isNull());Mockito.when(userDAO.queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.eq(null))).thenReturn(user);
模拟不同参数方法
Mockito支持按不同的参数分别模拟同一方法。
Mockito.doReturn(user1).when(userDAO).get(1L);Mockito.doReturn(user2).when(userDAO).get(2L);…
注意：如果一个参数满足多个模拟方法条件，会以最后一个模拟方法为准。
模拟可变参数方法
对于一些变长度参数方法，可以按实际参数个数进行模拟：
Mockito.when(userService.delete(Mockito.anyLong()).thenReturn(true);Mockito.when(userService.delete(1L, 2L, 3L).thenReturn(true);
也可以用Mockito.any()模拟一个通用匹配方法：
Mockito.when(userService.delete(Mockito.<Long>any()).thenReturn(true);
注意：Mockito.any()并不等于Mockito.any(Class type),前者可以匹配null和类型T的可变参数，后者只能匹配T必填参数。
3 模拟其它特殊方法
模拟final方法
PowerMock提供对final方法的模拟，方法跟模拟普通方法一样。但是，需要把对应的模拟类添加到@PrepareForTest注解中。
// 添加@PrepareForTest注解@PrepareForTest({UserService.class})
// 跟模拟普通方法完全一致Mockito.doReturn(userId).when(idGenerator).next();Mockito.when(idGenerator.next()).thenReturn(userId);
模拟私有方法
PowerMock提供提对私有方法的模拟，但是需要把私有方法所在的类放在@PrepareForTest注解中。
PowerMockito.doReturn(true).when(UserService.class, “isSuper”, userId);PowerMockito.when(UserService.class, “isSuper”, userId).thenReturn(true);
模拟构造方法
PowerMock提供PowerMockito.whenNew方法来模拟构造方法，但是需要把使用构造方法的类放在@PrepareForTest注解中。
PowerMockito.whenNew(UserDO.class).withNoArguments().thenReturn(userDO);PowerMockito.whenNew(UserDO.class).withArguments(userId, userName).thenReturn(userDO);
模拟静态方法
PowerMock提供PowerMockito.mockStatic和PowerMockito.spy来模拟静态方法类，然后就可以模拟静态方法了。同样，需要把对应的模拟类添加到@PrepareForTest注解中。
// 模拟对应的类PowerMockito.mockStatic(HttpHelper.class);PowerMockito.spy(HttpHelper.class);
// 模拟对应的方法PowerMockito.when(HttpHelper.httpPost(SERVER_URL)).thenReturn(response);PowerMockito.doReturn(response).when(HttpHelper.class, “httpPost”, SERVER_URL);PowerMockito.when(HttpHelper.class, “httpPost”, SERVER_URL).thenReturn(response);
注意：第一种方式不适用于PowerMockito.spy模拟的静态方法类。
七 调用被测方法
在准备好参数对象后，就可以调用被测试方法了。
如果把方法按访问权限分类，可以简单地分为有访问权限和无访问权限两种。但实际上，Java语言中提供了public、protected、private和缺失共4种权限修饰符，在不同的环境下又对应不同的访问权限。具体映射关系如下：
| 本类 | 本包 | 子类 | 其它 |
| 有 | 有 | 有 | 有 |
| 有 | 有 | 有 | 无 |
| 有 | 有 | 无 | 无 |
| 有 | 无 | 无 | 无 |
下面，将根据有访问权限和无访问权限两种情况，来介绍如何调用被测方法。
1 调用构造方法
调用有访问权限的构造方法
可以直接调用有访问权限的构造方法。
UserDO user = new User();UserDO user = new User(1L, “admin”);
调用无访问权限的构造方法
调用无访问权限的构造方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeConstructor方法。
Whitebox.invokeConstructor(NumberHelper.class);Whitebox.invokeConstructor(User.class, 1L, “admin”);
备注：该方法也可以调用有访问权限的构造方法，但是不建议使用。
2 调用普通方法
调用有访问权限的普通方法
可以直接调用有访问权限的普通方法。
userService.deleteUser(userId);User user = userService.getUser(userId);
调用无权限访问的普通方法
调用无访问权限的普通方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeMethod方法。
User user = (User)Whitebox.invokeMethod(userService, “isSuper”, userId);
也可以使用PowerMock提供Whitebox.getMethod方法和PowerMockito.method方法，可以直接获取对应类方法对象。然后，通过Method的invoke方法，可以调用没有访问权限的方法。
Method method = Whitebox.getMethod(UserService.class, “isSuper”, Long.class);Method method = PowerMockito.method(UserService.class, “isSuper”, Long.class);User user = (User)method.invoke(userService, userId);
备注：该方法也可以调用有访问权限的普通方法，但是不建议使用。
3 调用静态方法
调用有权限访问的静态方法
可以直接调用有访问权限的静态方法。
boolean isPositive = NumberHelper.isPositive(-1);
调用无权限访问的静态方法
调用无权限访问的静态方法，可以使用PowerMock提供的Whitebox.invokeMethod方法。
String value = (String)Whitebox.invokeMethod(JSON.class, “toJSONString”, object);
备注：该方法也可以调用有访问权限的静态方法，但是不建议使用。
八 验证依赖方法
在单元测试中，验证是确认模拟的依赖方法是否按照预期被调用或未调用的过程。
Mockito提供了许多方法来验证依赖方法调用，给我们编写单元测试用例带来了很大的帮助。
1 根据参数验证方法调用
验证无参数方法调用
Mockito.verify(userDAO).deleteAll();
验证指定参数方法调用
Mockito.verify(userDAO).delete(userId);Mockito.verify(userDAO).delete(Mockito.eq(userId));
验证任意参数方法调用
Mockito.verify(userDAO).delete(Mockito.anyLong());
验证可空参数方法调用
Mockito.verify(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.nullable(Long.class));
验证必空参数方法调用
Mockito.verify(userDAO).queryCompany(Mockito.anyLong(), Mockito.isNull());
验证可变参数方法调用
对于一些变长度参数方法，可以按实际参数个数进行验证：
Mockito.verify(userService).delete(Mockito.any(Long.class));Mockito.verify(userService).delete(1L, 2L, 3L);
也可以用Mockito.any()进行通用验证：
Mockito.verify(userService).delete(Mockito.<Long>any());
2 验证方法调用次数
验证方法默认调用1次
Mockito.verify(userDAO).delete(userId);
验证方法从不调用
Mockito.verify(userDAO, Mockito.never()).delete(userId);
验证方法调用n次
Mockito.verify(userDAO, Mockito.times(n)).delete(userId);
验证方法调用至少1次
Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeastOnce()).delete(userId);
验证方法调用至少n次
Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeast(n)).delete(userId);
验证方法调用最多1次
Mockito.verify(userDAO, Mockito.atMostOnce()).delete(userId);
验证方法调用最多n次
Mockito.verify(userDAO, Mockito.atMost(n)).delete(userId);
验证方法调用指定n次
Mockito允许按顺序进行验证方法调用，未被验证到的方法调用将不会被标记为已验证。
Mockito.verify(userDAO, Mockito.call(n)).delete(userId);
验证对象及其方法调用1次
用于验证对象及其方法调用1次，如果该对象还有别的方法被调用或者该方法调用了多次，都将导致验证方法调用失败。
Mockito.verify(userDAO, Mockito.only()).delete(userId);
相当于：
Mockito.verify(userDAO).delete(userId);Mockito.verifyNoMoreInteractions(userDAO);
3 验证方法调用并捕获参数值
Mockito提供ArgumentCaptor类来捕获参数值，通过调用forClass(Class clazz)方法来构建一个ArgumentCaptor对象，然后在验证方法调用时来捕获参数，最后获取到捕获的参数值并验证。如果一个方法有多个参数都要捕获并验证，那就需要创建多个ArgumentCaptor对象。
ArgumentCaptor的主要接口方法：
capture方法，用于捕获方法参数；
getValue方法，用于获取捕获的参数值，如果捕获了多个参数值，该方法只返回最后一个参数值；
getAllValues方法，用户获取捕获的所有参数值。
使用ArgumentCaptor.forClass方法定义参数捕获器
在测试用例方法中，直接使用ArgumentCaptor.forClass方法定义参数捕获器。
ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);Mockito.verify(userDAO).modify(userCaptor.capture());UserDO user = userCaptor.getValue();
注意：定义泛型类的参数捕获器时，存在强制类型转换，会引起编译器警告。
使用@Captor注解定义参数捕获器
也可以用Mockito提供的@Captor注解，在测试用例类中定义参数捕获器。
@RunWith(PowerMockRunner.class)public class UserServiceTest { @Captor private ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor; @Test public void testModifyUser() { … Mockito.verify(userDAO).modify(userCaptor.capture()); UserDO user = userCaptor.getValue(); }}
注意：定义泛型类的参数捕获器时，由于是Mockito自行初始化，不会引起编译器警告。
捕获多次方法调用的参数值列表
ArgumentCaptor<UserDO> userCaptor = ArgumentCaptor.forClass(UserDO.class);Mockito.verify(userDAO, Mockito.atLeastOnce()).modify(userCaptor.capture());List<UserDO> userList = userCaptor.getAllValues();
4 验证其它特殊方法
验证final方法调用
final方法的验证跟普通方法类似，这里不再累述。
验证私有方法调用
PowerMockito提供verifyPrivate方法验证私有方法调用。
PowerMockito.verifyPrivate(myClass, times(1)).invoke(“unload”, any(List.class));
验证构造方法调用
PowerMockito提供verifyNew方法验证构造方法调用。
PowerMockito.verifyNew(MockClass.class).withNoArguments();PowerMockito.verifyNew(MockClass.class).withArguments(someArgs);
验证静态方法调用
PowerMockito提供verifyStatic方法验证静态方法调用。
PowerMockito.verifyStatic(StringUtils.class);StringUtils.isEmpty(string);
九 验证数据对象
JUnit测试框架中Assert类就是断言工具类，主要验证单元测试中实际数据对象与期望数据对象一致。在调用被测方法时，需要对返回值和异常进行验证；在验证方法调用时，也需要对捕获的参数值进行验证。
1 验证数据对象空值
验证数据对象为空
通过JUnit提供的Assert.assertNull方法验证数据对象为空。
Assert.assertNull(“用户标识必须为空”, userId);
验证数据对象非空
通过JUnit提供的Assert.assertNotNull方法验证数据对象非空。
Assert.assertNotNull(“用户标识不能为空”, userId);
2 验证数据对象布尔值
验证数据对象为真
通过JUnit提供的Assert.assertTrue方法验证数据对象为真。
Assert.assertTrue(“返回值必须为真”, NumberHelper.isPositive(1));
验证数据对象为假
通过JUnit提供的Assert.assertFalse方法验证数据对象为假。
Assert.assertFalse(“返回值必须为假”, NumberHelper.isPositive(-1));
3 验证数据对象引用
在单元测试用例中，对于一些参数或返回值对象，不需要验证对象具体取值，只需要验证对象引用是否一致。
验证数据对象一致
JUnit提供的Assert.assertSame方法验证数据对象一致。
UserDO expectedUser = …;Mockito.doReturn(expectedUser).when(userDAO).get(userId);UserDO actualUser = userService.getUser(userId);Assert.assertSame(“用户必须一致”, expectedUser, actualUser);
验证数据对象不一致
JUnit提供的Assert.assertNotSame方法验证数据对象一致。
UserDO expectedUser = …;Mockito.doReturn(expectedUser).when(userDAO).get(userId);UserDO actualUser = userService.getUser(otherUserId);Assert.assertNotSame(“用户不能一致”, expectedUser, actualUser);
4 验证数据对象值
JUnit提供Assert.assertEquals、Assert.assertNotEquals、Assert.assertArrayEquals方法组，可以用来验证数据对象值是否相等。
验证简单数据对象
对于简单数据对象（比如：基础类型、包装类型、实现了equals的数据类型……），可以直接通过JUnit的Assert.assertEquals和Assert.assertNotEquals方法组进行验证。
Assert.assertNotEquals(“用户名称不一致”, “admin”, userName);Assert.assertEquals(“账户金额不一致”, 10000.0D, accountAmount, 1E-6D);
验证简单数组或集合对象
对于简单数组对象（比如：基础类型、包装类型、实现了equals的数据类型……），可以直接通过JUnit的Assert.assertArrayEquals方法组进行验证。对于简单集合对象，也可以通过Assert.assertEquals方法验证。
Long[] userIds = …;Assert.assertArrayEquals(“用户标识列表不一致”, new Long[] {1L, 2L, 3L}, userIds);
List<Long> userIdList = …;Assert.assertEquals(“用户标识列表不一致”, Arrays.asList(1L, 2L, 3L), userIdList);
验证复杂数据对象
对于复杂的JavaBean数据对象，需要验证JavaBean数据对象的每一个属性字段。
UserDO user = …;Assert.assertEquals(“用户标识不一致”, Long.valueOf(1L), user.getId());Assert.assertEquals(“用户名称不一致”, “admin”, user.getName());Assert.assertEquals(“用户公司标识不一致”, Long.valueOf(1L), user.getCompany().getId());…
验证复杂数组或集合对象
对于复杂的JavaBean数组和集合对象，需要先展开数组和集合对象中每一个JavaBean数据对象，然后验证JavaBean数据对象的每一个属性字段。
List<UserDO> expectedUserList = …;List<UserDO> actualUserList = …;Assert.assertEquals(“用户列表长度不一致”, expectedUserList.size(), actualUserList.size());UserDO[] expectedUsers = expectedUserList.toArray(new UserDO[0]);UserDO[] actualUsers = actualUserList.toArray(new UserDO[0]);for (int i = 0; i < actualUsers.length; i++) { Assert.assertEquals(String.format(“用户(%s)标识不一致”, i), expectedUsers[i].getId(), actualUsers[i].getId()); Assert.assertEquals(String.format(“用户(%s)名称不一致”, i), expectedUsers[i].getName(), actualUsers[i].getName());Assert.assertEquals(“用户公司标识不一致”, expectedUsers[i].getCompany().getId(), actualUsers[i].getCompany().getId()); …}
通过序列化验证数据对象
如上一节例子所示，当数据对象过于复杂时，如果采用Assert.assertEquals依次验证每个JavaBean对象、验证每一个属性字段，测试用例的代码量将会非常庞大。这里，推荐使用序列化手段简化数据对象的验证，比如利用JSON.toJSONString方法把复杂的数据对象转化为字符串，然后再使用Assert.assertEquals方法进行验证字符串。但是，序列化值必须具备有序性、一致性和可读性。
List<UserDO> userList = …;String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userList.json”);Assert.assertEquals(“用户列表不一致”, text, JSON.toJSONString(userList));
通常使用JSON.toJSONString方法把Map对象转化为字符串，其中key-value的顺序具有不确定性，无法用于验证两个对象是否一致。这里，JSON提供序列化选项SerializerFeature.MapSortField(映射排序字段)，可以用于保证序列化后的key-value的有序性。
Map<Long, Map<String, Object>> userMap = …;String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), “userMap.json”);Assert.assertEquals(“用户映射不一致”, text, JSON.toJSONString(userMap, SerializerFeature.MapSortField));
验证数据对象私有属性字段
有时候，单元测试用例需要对复杂对象的私有属性字段进行验证。而PowerMockito提供的Whitebox.getInternalState方法，获取轻松地获取到私有属性字段值。
MapperScannerConfigurer configurer = myBatisConfiguration.buildMapperScannerConfigurer();Assert.assertEquals(“基础包不一致”, “com.alibaba.example”, Whitebox.getInternalState(configurer, “basePackage”));
5 验证异常对象内容
异常作为Java语言的重要特性，是Java语言健壮性的重要体现。捕获并验证异常数据内容，也是测试用例的一种。
通过@Test注解验证异常对象
JUnit的注解@Test提供了一个expected属性，可以指定一个期望的异常类型，用来捕获并验证异常。但是，这种方式只能验证异常类型，并不能验证异常原因和消息。
@Test(expected = ExampleException.class)public void testGetUser() { // 模拟依赖方法 Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId);
// 调用被测方法 userService.getUser(userId);}
通过@Rule注解验证异常对象
如果想要验证异常原因和消息，就需求采用@Rule注解定义ExpectedException对象，然后在测试方法的前面声明要捕获的异常类型、原因和消息。
@Ruleprivate ExpectedException exception = ExpectedException.none();@Testpublic void testGetUser() { // 模拟依赖方法 Long userId = 123L; Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId); // 调用被测方法 exception.expect(ExampleException.class); exception.expectMessage(String.format(“用户(%s)不存在”, userId)); userService.getUser(userId);}
通过Assert.assertThrows验证异常对象
在最新版的JUnit中，提供了一个更为简洁的异常验证方式——Assert.assertThrows方法。
@Testpublic void testGetUser() { // 模拟依赖方法 Long userId = 123L; Mockito.doReturn(null).when(userDAO).get(userId); // 调用被测方法 ExampleException exception = Assert.assertThrows(“异常类型不一致”, ExampleException.class, () -> userService.getUser(userId)); Assert.assertEquals(“异常消息不一致”, “处理异常”, exception.getMessage());}
十 验证依赖对象
1 验证模拟对象没有任何方法调用
Mockito提供了verifyNoInteractions方法，可以验证模拟对象在被测试方法中没有任何调用。
Mockito.verifyNoInteractions(idGenerator, userDAO);
2 验证模拟对象没有更多方法调用
Mockito提供了verifyNoMoreInteractions方法，在验证模拟对象所有方法调用后使用，可以验证模拟对象所有方法调用是否都得到验证。如果模拟对象存在任何未验证的方法调用，就会抛出NoInteractionsWanted异常。
Mockito.verifyNoMoreInteractions(idGenerator, userDAO);
备注：Mockito的verifyZeroInteractions方法与verifyNoMoreInteractions方法功能相同，但是目前前者已经被废弃。
3 清除模拟对象所有方法调用标记
在编写单元测试用例时，为了减少单元测试用例数和代码量，可以把多组参数定义在同一个单元测试用例中，然后用for循环依次执行每一组参数的被测方法调用。为了避免上一次测试的方法调用影响下一次测试的方法调用验证，最好使用Mockito提供clearInvocations方法清除上一次的方法调用。
// 清除所有对象调用Mockito.clearInvocations();// 清除指定对象调用Mockito.clearInvocations(idGenerator, userDAO);
十一 典型案例及解决方案
这里，只收集了几个经典案例，解决了特定环境下的特定问题。
1 测试框架特性导致问题
在编写单元测试用例时，或多或少会遇到一些问题，大多数是由于对测试框架特性不熟悉导致，比如：
Mockito不支持对静态方法、构造方法、final方法、私有方法的模拟；
Mockito的any相关的参数匹配方法并不支持可空参数和空参数；
采用Mockito的参数匹配方法时，其它参数不能直接用常量或变量，必须使用Mockito的eq方法；
使用when-then语句模拟Spy对象方法会先执行真实方法，应该使用do-when语句；
PowerMock对静态方法、构造方法、final方法、私有方法的模拟需要把对应的类添加到@PrepareForTest注解中；
PowerMock模拟JDK的静态方法、构造方法、final方法、私有方法时，需要把使用这些方法的类加入到@PrepareForTest注解中，从而导致单元测试覆盖率不被统计；
PowerMock使用自定义的类加载器来加载类，可能导致系统类加载器认为有类型转换问题；需要加上@PowerMockIgnore({“javax.crypto.*”})注解，来告诉PowerMock这个包不要用PowerMock的类加载器加载，需要采用系统类加载器来加载。
……
对于这些问题，可以根据提示信息查阅相关资料解决，这里就不再累述了。
2 捕获参数值已变更问题
在编写单元测试用例时，通常采用ArgumentCaptor进行参数捕获，然后对参数对象值进行验证。如果参数对象值没有变更，这个步骤就没有任何问题。但是，如果参数对象值在后续流程中发生变更，就会导致验证参数值失败。
原始代码
public <T> void readData(RecordReader recordReader, int batchSize, Function<Record, T> dataParser, Predicate<List<T>> dataStorage) { try { // 依次读取数据 Record record; boolean isContinue = true; List<T> dataList = new ArrayList<>(batchSize); while (Objects.nonNull(record = recordReader.read()) && isContinue) { // 解析添加数据 T data = dataParser.apply(record);
