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對Ruby on Rails進行高效的單元測試的教程

在筆者開發的系統中，有大量的數據需要分析，不僅要求數據分析準確，而且對速度也有一定的要求的。沒有寫測試代碼之前，筆者用幾個很大的方法來實現這種需求。結果可想而知，代碼繁雜，維護困難，難于擴展。借業務調整的機會，筆者痛定思痛，決定從測試代碼做起，并隨著不斷地學習和應用，慢慢體會到測試代碼的好處。

改變思路：能做到從需求到代碼的過程轉換，逐步細化；
簡化代碼：力圖讓每個方法都很小，只專注一件事；
優化代碼：當測試代碼寫不出來，或者需要寫很長的時候，說明代碼是有問題的，是可以被分解的，需要進一步優化；
便于擴展：當擴展新業務或修改舊業務時，如果測試代碼沒有成功，則說明擴展和修改不成功；
時半功倍：貌似寫測試代碼很費時，實際在測試、部署和后續擴展中，測試代碼將節省更多的時間。

環境搭建

筆者采用的測試環境是比較流行通用的框架：RSpec + Factory Girl，并用autotest自動工具。RSpec是一種描述性語言，通過可行的例子描述系統行為，非常容易上手，測試用例非常容易理解。Factory Girl可以很好的幫助構造測試數據，免去了自己寫fixture的煩惱。Autotest能自動運行測試代碼，隨時檢測測試代碼的結果，并且有很多的插件支持，可以讓測試結果顯示的很炫。
第一步安裝rspec和rspec-rails

在命令行中執行如下命令：

$ sudo gem install rspec v = 1.3.0
$ sudo gem install rspec-rails v = 1.3.2

安裝完成后，進入rails應用所在的目錄，運行如下腳本，生成spec測試框架：

$ script/generate rspec     
  exists lib/tasks
 identical lib/tasks/rspec.rake
 identical script/autospec
 identical script/spec
  exists spec
 identical spec/rcov.opts
 identical spec/spec.opts
 identical spec/spec_helper.rb

第二步安裝factory-girl

在命令行中執行如下命令：

$ sudo gem install rspec v = 1.3.0
$ sudo gem install rspec-rails v = 1.3.2

安裝完成后，進入rails應用所在的目錄，運行如下腳本，生成spec測試框架：

$ script/generate rspec     
  exists lib/tasks
 identical lib/tasks/rspec.rake
 identical script/autospec
 identical script/spec
  exists spec
 identical spec/rcov.opts
 identical spec/spec.opts
 identical spec/spec_helper.rb

第二步安裝factory-girl

在命令行中執行如下命令：

$ sudo gem install factory-girl

在config/environment/test.rb中，加入factory-girl這個gem：

config.gem "factory_girl"

在spec/目錄下，增加一個factories.rb的文件，用于所有預先定義的model工廠。
第三步安裝autotest

在命令行中執行如下命令：

$ sudo gem install ZenTest
$ sudo gem install autotest-rails

然后設置與RSpec的集成，在rails應用的目錄下，運行如下的命令，就可以顯示測試用例的運行結果。

RSPEC=true autotest or autospec

在自己的home目錄下，增加一個.autotest設置所有的Rails應用的autotest插件。當然，也可以把這個文件加到每個應用的根目錄下，這個文件將覆蓋home目錄下的文件設置。autotest的插件很多，筆者用到如下的plugin：

$ sudo gem install autotest-growl
$ sudo gem install autotest-fsevent
$ sudo gem install redgreen

設置.autotest文件，在.autotest中，加入如下代碼。

require 'autotest/growl' 
require 'autotest/fsevent' 
require 'redgreen/autotest' 

Autotest.add_hook :initialize do |autotest|
 %w{.git .svn .hg .DS_Store ._* vendor tmp log doc}.each do |exception|
  autotest.add_exception(exception)
 end
end

測試經驗

安裝了必要的程序庫以后，就可以寫測試代碼了。本例中，所有應用都是在Rails 2.3.4上開發的，RSpec采用的是1.3.0的版本。為了很好的說明問題，我們假定這樣的需求：判斷一個用戶在一個時間段內是否遲到。寫測試代碼時都是遵循一個原則，只關心輸入和輸出，具體的實現并不在測試代碼的考慮范圍之內，是行為驅動開發。根據這個需求，我們將會設計方法absence_at(start_time,end_time)，有兩個輸入值start_time和end_time以及一個輸出值，類型是boolean。對應的測試代碼如下：

describe "User absence or not during [start_time,end_time]" do
 before :each do 
  @user = Factory(:user)
 end

 it "should return false when user not absence " do
  start_time = Time.utc(2010,11,9,12,0,0,0)
  end_time = Time.utc(2010,11,9,12,30,0) 
  @user.absence_at(start_time,end_time).should be_false
 end

 it "should return true when user absence " do
  start_time = Time.utc(2010,11,9,13,0,0,0)
  end_time = Time.utc(2010,11,9,13,30,0) 
  @user.absence_at(start_time,end_time).should be_ture
 end
end

測試代碼已經完成。至于absence_at方法我們并不關心它的實現，只要這個方法的結果能讓測試代碼運行結果正確就可以。在此測試代碼的基礎上，就可以大膽地去完成代碼，并根據測試代碼的結果不斷修改代碼直到所有測試用例通過。
Stub的使用

寫測試代碼，最好首先從model開始。因為model的方法能很好與輸入輸出的原則吻合，容易上手。最初的時候，你會發現mock和stub很好用，任何的對象都可以mock，并且在它的基礎上可以stub一些方法，省去構造數據的麻煩，一度讓筆者覺得測試代碼是如此美麗，一步步的深入，才發現自己陷入了stub的誤區。還是引用上面的例子，我們的代碼實現如下：

class User  ActiveRecord::Base
 def absence_at(start_time,end_time)  
  return false if have_connection_or_review?(start_time,end_time)
  return (login_absence_at?(start_time,end_time) ? true : false)  
 end
end

按照最初寫測試代碼的思路，本方法中存在三種情況，即需要三個用例，而且還調用了其他兩個方法，需要對他們進行stub，于是就有了下面的測試代碼。記得當時完成后還很興奮，心中還想：這么寫測試代碼真有趣。

before(:each) do
 @user = User.new
end

describe "method absence_at(start_time,end_time)>" do 
 s = Time.now
 e = s + 30.minutes
 # example one
 it "should be false when user have interaction or review" do
  @user.stub!(:have_connection_or_review?).with(s,e).and_return(true)
  @user.absence_at(s,e).should be_false
 end
  
 # example two
 it "should be true when user has no interaction and he no waiting at platform" do
  @user.stub!(:have_connection_or_review?).with(s,e).and_return(false)
  @user.stub!(:login_absence_at?).with(s,e).and_return(true)
  @user.absence_at(s,e).should be_true
 end

 # example three
 it "should be false when user has no interaction and he waiting at platform" do
  @user.stub!(:have_connection_or_review?).with(s,e).and_return(false)
  @user.stub!(:login_absence_at?).with(s,e).and_return(false)
  @user.absence_at(s,e).should be_false
 end  
end

上面的測試代碼，是典型把代碼的實現細節帶到了測試代碼中，完全是本末倒置的。當然這個測試代碼運行的時候，結果都是正確的。那是因為用stub來假定所有的子方法都是對的，但是如果這個子方法have_connection_or_review?發生變化，它不返回boolean值，那么將會發生什么呢？這個測試代碼依然正確，可怕吧！這都沒有起到測試代碼的作用。

另外，如果是這樣，我們不僅要修改have_connection_or_review?的測試代碼，而且還要修改absence_at的測試代碼。這不是在增大代碼維護量嗎？

相比而言，不用stub的測試代碼，不用修改，如果Factory的數據沒有發生變化，那么測試代碼的結果將是錯誤的，因為have_connection_or_review?沒有通過測試，導致absence_at方法無法正常運行。

其實stub主要是mock一些本方法或者本應用中無法得到的對象，比如在tech_finish?方法中，調用了一個file_service來獲得Record對象的所有文件，在本方法測試代碼運行過程中，無法得到這個service，這時stub就起作用了：

class A  ActiveRecord::Base
 has_many :records
 def tech_finish?
  self.records.each do |v_a|
   return true if v_a.files.size == 5
  end
  return false
 end
end

class Record  ActiveRecord::Base
 belongs_to :a
 has_files # here is a service in gem
end

所對應的測試代碼如下：

describe "tech_finish?" do
 it "should return true when A's records have five files" do
  record = Factory(:record)
  app = Factory(:a,:records=>[record])
  record.stub!(:files).and_return([1,2,3,4,5])   
  app.tech_finish?.should == true
 end

 it "should return false when A's records have less five files" do
  record = Factory(:record)
  app = Factory(:a,:records=>[record])
  record.stub!(:files).and_return([1,2,3,5])   
  app.tech_finish?.should == false
 end
end

Factory的使用

有了這個工廠，可以很方便的構造不同的模擬數據來運行測試代碼。還是上面的例子，如果要測試absence_at方法，涉及到多個model：

HistoryRecord：User的上課記錄
Calendar：User的課程表
Logging：User的日志信息

如果不用factory-girl構造測試數據，我們將不得不在fixture構造這些測試數據。在fixture構造的數據無法指定是那個測試用例使用，但是如果用Factory的話，可以為這個方法專門指定一組測試數據。

Factory.define :user_absence_example,:class => User do |user|
 user.login "test"
 class  user
  def default_history_records
   [Factory.build(:history_record,:started_at=>Time.now),
    Factory.build(:history_record,:started_at=>Time.now)]
  end
  def default_calendars
   [Factory.build(:calendar),
    Factory.build(:calendar)]      
   end
   def default_loggings
   [Factory.build(:logging,:started_at=>1.days.ago),
    Factory.build(:logging,:started_at=>1.days.ago)]
   end
  end
  user.history_records {default_history_records}
  user.calendars {default_calendars}
  user.loggings {default_loggings}
end

這個測試數據的構造工廠，可以放在factories.rb文件中，方便其他測試用例使用，也可以直接放到測試文件的before中，僅供本測試文件使用。通過factory的構造，不僅可以為多個測試用例共享同一組測試數據，而且測試代碼也簡潔明了。

before :each do
 @user = Factory.create(:user_absence_example)
end

Readonly的測試

在筆者的系統中，大量使用了acts_as_readonly，從另外一個數據庫來讀取數據。由于這些model并不在本系統中，所以當用Factory構造測試數據的時候，總會有問題。雖然也可以使用mock來達到這個目的，但是由于mock的局限性，還是無法靈活的滿足構造測試數據的需要。為此，擴展了一些代碼，使得這些model依然可以測試。核心思想則是，根據配置文件的設置，將對應的readonly的表創建在測試數據庫，這個操作在運行測試之前執行，這樣就達到與其他model一樣的效果。site_config配置文件中，關于readonly的配置格式如下：

readonly_for_test:
 logings:
  datetime: created_at
  string: status
  integer: trainer_id

Gem的測試

Gem在Rails中被廣泛使用，而且是最基礎的東西，因此它的準確無誤就顯得更加重要。在不斷實踐的基礎上，筆者所在的團隊總結出一種用spec測試gem的方法。假設我們要測試的gem是platform_base，步驟如下：

1. 在gem的根目錄下創建一個目錄spec（路徑為platform_base/spec）。

2. 在gem的根目錄下創建文件Rakefile（路徑為platform_base/Rakefile），內容如下：

require 'rubygems'
require 'rake'

require 'spec/rake/spectask'

Spec::Rake::SpecTask.new('spec') do |t|
 t.spec_opts = ['--options', "spec/spec.opts"]
 t.spec_files = FileList['spec/**/*_spec.rb']
end

3. 文件在spec目錄下創建spec.opts（路徑為platform_base/spec/spec.opts），內容如下：

復制代碼代碼如下:

 --colour

--format progress

--loadby mtime

--reverse

4. 在spec目錄下，創建一個Rails app，名為test_app。這個新應用需要有spec目錄和spec_helper.rb文件。

5. 為了保持簡化，把這個新app（test_app）整理一下，刪除vendor和public目錄，最終的結構如下：

復制代碼代碼如下:

test_app

   |- app

   |- config

   |   |- environments

   |   |- initializers

   |   |- app_config.yml

   |   |- boot.rb

   |   |- database.yml

   |   |- environment.rb

   |   \- routes.rb

   |- db

   |   \- test.sqlite3

   |- log

   \- spec

       \- spec_helper.rb

6. 在config/environment.rb配置文件中，增加如下代碼：

Rails::Initializer.run do |config|
 config.gem 'rails_platform_base'
end

7. 在platform_base/spec/目錄下增加helpers_spec.rb文件，內容如下：

require File.join(File.dirname(__FILE__), 'test_app/spec/spec_helper')

describe "helpers" do
 describe "url_of" do
  before do
   Rails.stub!(:env).and_return("development")
   @controller = ActionController::Base.new
  end

  it "should get url from app's configration" do
   @controller.url_of(:article, :comments, :article_id => 1).should == "http://www.idapted.com/article/articles/1/comments"
   @controller.url_of(:article, :comments, :article_id => 1, :params=>{:category=>"good"}).should == "http://www.idapted.com/article/articles/1/comments?category=good"
  end
 end
end

至此，準備工作已經就緒，可以在platform_base目錄下，運行rake spec來進行測試，當然現在什么都不會發生，因為還沒有測試代碼呢。本方法中，最關鍵的就是下面的require語句，不僅加載了Rails environment，而且把gem在test_app中使用并測試。

require File.join(File.dirname(__FILE__), 'test_app/spec/spec_helper')

Controller的測試

對于controller的測試，一般來說比較簡單，基本是三段式：初始化參數、請求方法、返回render或者redirect_to。如下例中，對某個controller的index方法的測試：

describe "index action" do
 it "should render report page with the current month report" do
  controller.stub!(:current_user).and_return(@user)
  get :index,{:flag => “test”}
  response.should render_template("index")
 end
end

有些controller會設置session或者flash，這時的測試代碼就一定要檢查這個值設置的是否正確，而且還需要增加測試用例來覆蓋不同的值，這樣才能對方法進行全面的測試。如下例：

describe "create action" do
 it "should donot create new user with wrong params" do
  post :create
  response.should redirect_to(users_path)
  flash[:notice].should == "Create Fail!"
 end

 it "should create a new user with right params" do
  post :create, {:email => "abc@eleutian.com"}
  response.should redirect_to(users_path)
  flash[:notice].should == "Create Successful!"
 end
end

同時，也需要對controller的assigns進行測試，以保證返回正確的數據。如下例：

before(:each) do
 @course = Factory(:course)
end 

describe "show action" do
 it "should render show page when flag != assess and success" do 
  get :show, :id => @course.id, :flag =>"test"
  response.should render_template("show")
  assigns[:test_paper].should == @course
  assigns[:flag].should == "test"
 end

 it "should render show page when flag == assess and success" do
  get :show, :id => @course.id, :flag =>"assess"
  response.should render_template("show")
  assigns[:test_paper].should == @course
  assigns[:flag].should == "assess"
 end  
end

View的測試

View的測試代碼寫的比較少，基本上是把核心的view部分集成到controller中來測試。主要用integrate_views方法。如下例：

describe AccountsController do
 integrate_views
 describe "index action" do
  it "should render index.rhtml" do
   get :index
   response.should render_template("index")
   response.should have_tag("a[href=?]",new_account_path)
   response.should have_tag("a[href=?]",new_session_path)
  end
 end
end

總結展望

在寫測試代碼的時候，并不一定要事無巨細，有些比較簡單的方法以及Rails的內部的方法，如named_scope，就完全沒有必要測試。本文中，只介紹了用rspec寫單元測試的代碼，對于集成測試沒有涉及，這也是今后努力的一個方向。

另外，用cumumber + rspec + webrat的BDD開發模式也是相當不錯的。尤其是cumumber對需求的描述，完全可以用它來做需求分析。

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