JUnit源碼深度剖析與編程技巧學習

打開 Maven倉庫，左邊選項欄排在第一的就是測試框架與工具，今天的文章，V 哥要來聊一聊程序員必備的測試框架JUnit 的源碼實現(xiàn)，整理的學習筆記，分享給大家。

有人說，不就一個測試框架嘛，有必要去了解它的源碼嗎？確實，在平時的工作中，我們只要掌握如何使用 JUnit 框架來幫我們測試代碼即可，搞什么源碼，相信我，只有看了 JUnit 框架的源碼，你才會贊嘆，真是不愧是一款優(yōu)秀的框架，它的源碼設計思路與技巧，真的值得你好好研讀一下，學習優(yōu)秀框架的實現(xiàn)思想，不就是優(yōu)秀程序員要干的事情嗎。

JUnit 是一個廣泛使用的 Java 單元測試框架，其源碼實現(xiàn)分析可以幫助開發(fā)者更好地理解其工作原理和內部機制，并學習優(yōu)秀的編碼思想。

JUnit 框架的源碼實現(xiàn)過程中體現(xiàn)了多種優(yōu)秀的設計思想和編程技巧，這些不僅使得 JUnit 成為一個強大且靈活的測試框架，也值得程序員在日常開發(fā)中學習和借鑒。V 哥通過研讀源碼后，總結了以下是一些關鍵點：

1. 面向對象設計：JUnit 充分運用了面向對象的封裝、繼承和多態(tài)特性。例如，TestCase 類作為基類提供了共享的測試方法和斷言工具，而具體的測試類繼承自 TestCase 來實現(xiàn)具體的測試邏輯。

1. 模板方法模式：JUnit 的 TestCase 類使用了模板方法設計模式，定義了一系列模板方法如 setUp()、runTest() 和 tearDown()，允許子類重寫這些方法來插入特定的測試邏輯。

1. 建造者模式：JUnit 在構造測試套件時使用了建造者模式，允許逐步構建復雜的測試結構。例如，JUnitCore 類提供了方法來逐步添加測試類和監(jiān)聽器。

1. 策略模式：JUnit 允許通過不同的 Runner 類來改變測試執(zhí)行的策略，如 BlockJUnit4ClassRunner 和 Suite。這種設計使得 JUnit 可以靈活地適應不同的測試需求。

1. 裝飾者模式：在處理測試前置和后置操作時，JUnit 使用了裝飾者模式。例如，@RunWith 注解允許開發(fā)者指定一個 Runner 來裝飾測試類，從而添加額外的測試行為。

1. 觀察者模式：JUnit 的測試結果監(jiān)聽器使用了觀察者模式。多個監(jiān)聽器可以訂閱測試事件，如測試開始、測試失敗等，從而實現(xiàn)對測試過程的監(jiān)控和結果的收集。

1. 依賴注入：JUnit 支持使用注解如 @Mock 和 @InjectMocks 來進行依賴注入，這有助于解耦測試代碼，提高測試的可讀性和可維護性。

1. 反射機制：JUnit 廣泛使用 Java 反射 API 來動態(tài)發(fā)現(xiàn)和執(zhí)行測試方法，這提供了極大的靈活性，允許在運行時動態(tài)地構建和執(zhí)行測試。

1. 異常處理：JUnit 在執(zhí)行測試時，對異常進行了精細的處理。它能夠區(qū)分測試中預期的異常和意外的異常，從而提供更準確的測試結果反饋。

1. 解耦合：JUnit 的設計注重組件之間的解耦，例如，測試執(zhí)行器（Runner）、測試監(jiān)聽器（RunListener）和測試結果（Result）之間的職責清晰分離。

1. 可擴展性：JUnit 提供了豐富的擴展點，如自定義的 Runner、TestRule 和 Assertion 方法，允許開發(fā)者根據需要擴展框架的功能。

1. 參數(shù)化測試：JUnit 支持參數(shù)化測試，允許開發(fā)者為單個測試方法提供多種輸入參數(shù)，這有助于用一個測試方法覆蓋多種測試場景。

1. 代碼的模塊化：JUnit 的源碼結構清晰，模塊化的設計使得各個部分之間的依賴關系最小化，便于理解和維護。

通過學習和理解 JUnit 框架的這些設計思想和技巧，程序員可以在自己的項目中實現(xiàn)更高質量的代碼和更有效的測試策略。

1. 面向對象設計

JUnit 框架的 TestCase 是一個核心類，它體現(xiàn)了面向對象設計的多個方面。以下是 TestCase 實現(xiàn)過程中的一些關鍵點，以及源碼示例和分析：

1. 封裝：TestCase 類封裝了測試用例的所有邏輯和相關數(shù)據。它提供了公共的方法來執(zhí)行測試前的準備 (setUp) 和測試后的清理 (tearDown)，以及其他測試邏輯。

public class TestCase extends Assert implements Test {
    // 測試前的準備
    protected void setUp() throws Exception {
    }


    // 測試后的清理
    protected void tearDown() throws Exception {
    }


    // 運行單個測試方法
    public void runBare() throws Throwable {
        // 調用測試方法
        method.invoke(this);
    }
}

1. 繼承：TestCase 允許其他測試類繼承它。子類可以重寫 setUp 和 tearDown 方法來執(zhí)行特定的初始化和清理任務。這種繼承關系使得測試邏輯可以復用，并且可以構建出層次化的測試結構。

public class MyTest extends TestCase {
    @Override
    protected void setUp() throws Exception {
        // 子類特有的初始化邏輯
    }


    @Override
    protected void tearDown() throws Exception {
        // 子類特有的清理邏輯
    }


    // 具體的測試方法
    public void testSomething() {
        // 使用斷言來驗證結果
        assertTrue("預期為真", someCondition());
    }
}

1. 多態(tài)：TestCase 類中的斷言方法 (assertEquals, assertTrue 等) 允許以不同的方式使用，這是多態(tài)性的體現(xiàn)。開發(fā)者可以針對不同的測試場景使用相同的斷言方法，但傳入不同的參數(shù)和消息。

public class Assert {
    public static void assertEquals(String message, int expected, int actual) {
        // 實現(xiàn)斷言邏輯
    }


    public static void assertTrue(String message, boolean condition) {
        // 實現(xiàn)斷言邏輯
    }
}

1. 抽象類：雖然 TestCase 不是一個抽象類，但它定義了一些抽象概念，如測試方法 (runBare)，這個方法可以在子類中以不同的方式實現(xiàn)。這種抽象允許 TestCase 類適應不同的測試場景。

public class TestCase {
    // 抽象的測試方法執(zhí)行邏輯
    protected void runBare() throws Throwable {
        // 默認實現(xiàn)可能包括異常處理和斷言調用
    }
}

1. 接口實現(xiàn)：TestCase 實現(xiàn)了 Test 接口，這表明它具有測試用例的基本特征和行為。通過實現(xiàn)接口，TestCase 保證了所有測試類都遵循相同的規(guī)范。

public interface Test {
    void run(TestResult result);
}


public class TestCase extends Assert implements Test {
    // 實現(xiàn) Test 接口的 run 方法
    public void run(TestResult result) {
        // 運行測試邏輯
    }
}

我們可以看到 TestCase 類的設計充分利用了面向對象編程的優(yōu)勢，提供了一種靈活且強大的方式來組織和執(zhí)行單元測試。這種設計不僅使得測試代碼易于編寫和維護，而且也易于擴展和適應不同的測試需求，你get 到了嗎。

2. 模板方法模式

模板方法模式是一種行為設計模式，它在父類中定義了算法的框架，同時允許子類在不改變算法結構的情況下重新定義算法的某些步驟。在 JUnit 中，TestCase 類就是使用模板方法模式的典型例子。

以下是 TestCase 類使用模板方法模式的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 定義算法框架：TestCase 類定義了測試方法執(zhí)行的算法框架。這個框架包括測試前的準備 (setUp)、調用實際的測試方法 (runBare) 以及測試后的清理 (tearDown)。

public abstract class TestCase implements Test {
    // 模板方法，定義了測試執(zhí)行的框架
    public void run(TestResult result) {
        // 測試前的準備
        setUp();


        try {
            // 調用實際的測試方法
            runBare();
        } catch (Throwable e) {
            // 異常處理，可以被子類覆蓋
            result.addError(this, e);
        } finally {
            // 清理資源，確保在任何情況下都執(zhí)行
            tearDown();
        }
    }


    // 測試前的準備，可以被子類覆蓋
    protected void setUp() throws Exception {
    }


    // 測試方法的執(zhí)行，可以被子類覆蓋
    protected void runBare() throws Throwable {
        for (int i = 0; i < fCount; i++) {
            runTest();
        }
    }


    // 測試后的清理，可以被子類覆蓋
    protected void tearDown() throws Exception {
    }


    // 執(zhí)行單個測試方法，通常由 runBare 調用
    public void runTest() throws Throwable {
        // 實際的測試邏輯
    }
}

1. 允許子類擴展：TestCase 類中的 setUp、runBare 和 tearDown 方法都是 protected，這意味著子類可以覆蓋這些方法來插入自己的邏輯。

public class MyTestCase extends TestCase {
    @Override
    protected void setUp() throws Exception {
        // 子類的初始化邏輯
    }


    @Override
    protected void runBare() throws Throwable {
        // 子類可以自定義測試執(zhí)行邏輯
        super.runBare();
    }


    @Override
    protected void tearDown() throws Exception {
        // 子類的清理邏輯
    }


    // 實際的測試方法
    public void testMyMethod() {
        // 使用斷言來驗證結果
        assertTrue("測試條件", condition);
    }
}

1. 執(zhí)行測試方法：runTest 方法是實際執(zhí)行測試的地方，通常在 runBare 方法中被調用。TestCase 類維護了一個測試方法數(shù)組 fTests，runTest 方法會遍歷這個數(shù)組并執(zhí)行每個測試方法。

public class TestCase {
    // 測試方法數(shù)組
    protected final Vector tests = new Vector();


    // 添加測試方法到數(shù)組
    public TestCase(String name) {
        tests.addElement(name);
    }


    // 執(zhí)行單個測試方法
    public void runTest() throws Throwable {
        // 獲取測試方法
        Method runMethod = null;
        try {
            runMethod = this.getClass().getMethod((String) tests.elementAt(testNumber), (Class[]) null);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            fail("Missing test method: " + tests.elementAt(testNumber));
        }
        // 調用測試方法
        runMethod.invoke(this, (Object[]) null);
    }
}

通過模板方法模式，TestCase 類為所有測試用例提供了一個統(tǒng)一的執(zhí)行模板，確保了測試的一致性和可維護性。同時，它也允許開發(fā)者通過覆蓋特定的方法來定制測試的特定步驟，提供了靈活性。這種設計模式在 JUnit 中的成功應用，展示了它在構建大型測試框架中的價值。

3. 建造者模式

在JUnit中，建造者模式主要體現(xiàn)在JUnitCore類的使用上，它允許以一種逐步構建的方式運行測試。JUnitCore類提供了一系列的靜態(tài)方法，允許開發(fā)者逐步添加測試類和配置選項，最終構建成一個完整的測試運行實例。以下是JUnitCore使用建造者模式的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 構建測試運行器：JUnitCore類提供了一個運行測試的入口點。通過main方法或run方法，可以啟動測試。

public class JUnitCore {
    // 運行測試的main方法
    public static void main(String[] args) {
        runMain(new JUnitCore(), args);
    }


    // 運行測試的方法，可以添加測試類和監(jiān)聽器
    public Result run(Class<?>... classes) {
        return run(Request.classes(Arrays.asList(classes)));
    }


    // 接受請求對象的方法
    public Result run(Request request) {
        // 實際的測試運行邏輯
        return run(request.getRunner());
    }


    // 私有方法，執(zhí)行測試并返回結果
    private Result run(Runner runner) {
        Result result = new Result();
        RunListener listener = result.createListener();
        notifier.addFirstListener(listener);
        try {
            notifier.fireTestRunStarted(runner.getDescription());
            runner.run(notifier);
            notifier.fireTestRunFinished(result);
        } finally {
            removeListener(listener);
        }
        return result;
    }
}

1. 創(chuàng)建請求對象：Request類是建造者模式中的建造者類，它提供了方法來逐步添加測試類和其他配置。

public class Request {
    // 靜態(tài)方法，用于創(chuàng)建包含測試類的請求
    public static Request classes(Class<?>... classes) {
        return new Request().classes(Arrays.asList(classes));
    }


    // 向請求中添加測試類
    public Request classes(Collection<Class<?>> classes) {
        // 添加測試類邏輯
        return this; // 返回自身，支持鏈式調用
    }


    // 獲取構建好的Runner
    public Runner getRunner() {
        // 創(chuàng)建并返回Runner邏輯
    }
}

1. 鏈式調用：Request類的方法設計支持鏈式調用，這是建造者模式的一個典型特征。每個方法返回Request對象的引用，允許繼續(xù)添加更多的配置。

// 示例使用
Request request = JUnitCore.request()
                          .classes(MyTest.class, AnotherTest.class)
                          // 可以繼續(xù)添加其他配置
                          ;
Runner runner = request.getRunner();
Result result = new JUnitCore().run(runner);

1. 執(zhí)行測試：一旦通過Request對象構建好了測試配置，就可以通過JUnitCore的run方法來執(zhí)行測試，并獲取結果。

// 執(zhí)行測試并獲取結果
Result result = JUnitCore.run(request);

靚仔們，我們可以看到JUnitCore和Request的結合使用體現(xiàn)了建造者模式的精髓。這種模式允許開發(fā)者以一種非常靈活和表達性強的方式來構建測試配置，然后再運行它們。建造者模式的使用提高了代碼的可讀性和可維護性，并且使得擴展新的配置選項變得更加容易。

4. 策略模式

策略模式允許在運行時選擇算法的行為，這在JUnit中體現(xiàn)為不同的Runner實現(xiàn)。每種Runner都定義了執(zhí)行測試的特定策略，例如，BlockJUnit4ClassRunner是JUnit 4的默認Runner，而JUnitCore允許通過傳遞不同的Runner來改變測試執(zhí)行的行為。

以下是Runner接口和幾種實現(xiàn)的源碼分析：

1. 定義策略接口：Runner接口定義了所有測試運行器必須實現(xiàn)的策略方法。run方法接受一個RunNotifier參數(shù)，它是JUnit中的一個觀察者，用于通知測試事件。

public interface Runner {
    void run(RunNotifier notifier);
    Description getDescription();
}

1. 實現(xiàn)具體策略：JUnit 提供了多種Runner實現(xiàn)，每種實現(xiàn)都有其特定的測試執(zhí)行邏輯。

• BlockJUnit4ClassRunner是JUnit 4 的默認運行器，它使用注解來識別測試方法，并按順序執(zhí)行它們。

public class BlockJUnit4ClassRunner extends ParentRunner<TestResult> {
    @Override
    protected void runChild(FrameworkMethod method, RunNotifier notifier) {
        runLeaf(methodBlock(method), description, notifier);
    }


    protected Statement methodBlock(FrameworkMethod method) {
        // 創(chuàng)建一個Statement，可能包含@Before, @After等注解的處理
    }
}

• Suite是一個Runner實現(xiàn)，它允許將多個測試類組合成一個測試套件。

public class Suite extends ParentRunner<Runner> {
    @Override
    protected void runChild(Runner runner, RunNotifier notifier) {
        runner.run(notifier);
    }
}

1. 上下文配置：JUnitCore作為上下文，它根據傳入的Runner執(zhí)行測試。

public class JUnitCore {
    public Result run(Request request) {
        Runner runner = request.getRunner();
        return run(runner);
    }


    private Result run(Runner runner) {
        Result result = new Result();
        RunNotifier notifier = new RunNotifier();
        runner.run(notifier);
        return result;
    }
}

1. 使用@RunWith注解：開發(fā)者可以使用@RunWith注解來指定測試類應該使用的Runner。

@RunWith(Suite.class)
public class MyTestSuite {
    // 測試類組合
}

1. 自定義Runner：開發(fā)者也可以通過實現(xiàn)自己的Runner來改變測試執(zhí)行的行為。

public class MyCustomRunner extends BlockJUnit4ClassRunner {
    public MyCustomRunner(Class<?> klass) throws InitializationError {
        super(klass);
    }


    @Override
    protected Statement withBefores(FrameworkMethod method, Object target, Statement statement) {
        // 自定義@Before注解的處理
    }
}

1. 運行自定義Runner：

JUnitCore.runClasses(MyCustomRunner.class, MyTest.class);

通過策略模式，JUnit 允許開發(fā)者根據不同的測試需求選擇不同的執(zhí)行策略，或者通過自定義Runner來擴展測試框架的功能。這種設計提供了高度的靈活性和可擴展性，使得JUnit能夠適應各種復雜的測試場景。

5. 裝飾者模式

裝飾者模式是一種結構型設計模式，它允許用戶在不修改對象自身的基礎上，向一個對象添加新的功能。在JUnit中，裝飾者模式被用于增強測試類的行為，比如通過@RunWith注解來指定使用特定的Runner類來運行測試。

以下是@RunWith注解使用裝飾者模式的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 定義組件接口：Runner接口是JUnit中所有測試運行器的組件接口，它定義了運行測試的基本方法。

public interface Runner extends Describable {
    void run(RunNotifier notifier);
    Description getDescription();
}

1. 創(chuàng)建具體組件：BlockJUnit4ClassRunner是JUnit中一個具體的Runner實現(xiàn)，它提供了執(zhí)行JUnit 4測試的基本邏輯。

public class BlockJUnit4ClassRunner extends ParentRunner<T> {
    protected BlockJUnit4ClassRunner(Class<?> klass) throws InitializationError {
        super(klass);
    }


    // 實現(xiàn)具體的測試執(zhí)行邏輯
}

1. 定義裝飾者抽象類：ParentRunner類是一個裝飾者抽象類，它提供了裝飾Runner的基本結構和默認實現(xiàn)。

public abstract class ParentRunner<T> implements Runner {
    protected Class<?> fTestClass;
    protected Statement classBlock;


    public void run(RunNotifier notifier) {
        // 裝飾并執(zhí)行測試
    }


    // 其他公共方法和裝飾邏輯
}

1. 實現(xiàn)具體裝飾者：通過@RunWith注解，JUnit允許開發(fā)者指定一個裝飾者Runner來增強測試類的行為。例如，Suite類是一個裝飾者，它可以運行多個測試類。

@RunWith(Suite.class)
@Suite.SuiteClasses({Test1.class, Test2.class})
public class AllTests {
    // 這個類使用SuiteRunner來運行包含的測試類
}

1. 使用@RunWith注解：開發(fā)者通過在測試類上使用@RunWith注解來指定一個裝飾者Runner。

@RunWith(CustomRunner.class)
public class MyTest {
    // 這個測試類將使用CustomRunner來運行
}

1. 自定義Runner：開發(fā)者可以實現(xiàn)自己的Runner來提供額外的功能，如下所示：

public class CustomRunner extends BlockJUnit4ClassRunner {
    public CustomRunner(Class<?> klass) throws InitializationError {
        super(klass);
    }


    @Override
    protected Statement withBefores(FrameworkMethod method, Object target, Statement statement) {
        // 添加@Before注解的處理
        return super.withBefores(method, target, statement);
    }


    @Override
    protected Statement withAfters(FrameworkMethod method, Object target, Statement statement) {
        // 添加@After注解的處理
        return super.withAfters(method, target, statement);
    }
}

1. 運行時創(chuàng)建裝飾者：在JUnit的運行時，根據@RunWith注解的值，使用反射來實例化對應的Runner裝飾者。

public static Runner getRunner(Class<?> testClass) throws InitializationError {
    RunWith runWith = testClass.getAnnotation(RunWith.class);
    if (runWith == null) {
        return new BlockJUnit4ClassRunner(testClass);
    } else {
        try {
            // 使用反射創(chuàng)建指定的Runner裝飾者
            return (Runner) runWith.value().getConstructor(Class.class).newInstance(testClass);
        } catch (Exception e) {
            throw new InitializationError("Couldn't create runner for class " + testClass, e);
        }
    }
}

通過使用裝飾者模式，JUnit 允許開發(fā)者通過@RunWith注解來靈活地為測試類添加額外的行為，而無需修改測試類本身。這種設計提高了代碼的可擴展性和可維護性，同時也允許開發(fā)者通過自定義Runner來實現(xiàn)復雜的測試邏輯。

6. 觀察者模式

觀察者模式是一種行為設計模式，它定義了對象之間的一對多依賴關系，當一個對象狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都會得到通知并自動更新。在JUnit中，觀察者模式主要應用于測試結果監(jiān)聽器，以通知測試過程中的各個事件，如測試開始、測試失敗、測試完成等。

以下是JUnit中觀察者模式的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 定義觀察者接口：TestListener接口定義了測試過程中需要通知的事件的方法。

public interface TestListener {
    void testAborted(Test test, Throwable t);
    void testAssumptionFailed(Test test, AssumptionViolatedException e);
    void testFailed(Test test, AssertionFailedError e);
    void testFinished(Test test);
    void testIgnored(Test test);
    void testStarted(Test test);
}

1. 創(chuàng)建主題：RunNotifier類作為主題，維護了一組觀察者列表，并提供了添加、移除觀察者以及通知觀察者的方法。

public class RunNotifier {
    private final List<TestListener> listeners = new ArrayList<TestListener>();


    public void addListener(TestListener listener) {
        listeners.add(listener);
    }


    public void removeListener(TestListener listener) {
        listeners.remove(listener);
    }


    protected void fireTestRunStarted(Description description) {
        for (TestListener listener : listeners) {
            listener.testStarted(null);
        }
    }


    // 其他類似fireTestXXXStarted/Finished等方法
}

1. 實現(xiàn)具體觀察者：具體的測試結果監(jiān)聽器實現(xiàn)TestListener接口，根據測試事件執(zhí)行相應的邏輯。

public class MyTestListener implements TestListener {
    @Override
    public void testStarted(Test test) {
        // 測試開始時的邏輯
    }


    @Override
    public void testFinished(Test test) {
        // 測試結束時的邏輯
    }


    // 實現(xiàn)其他TestListener方法
}

1. 注冊觀察者：在測試運行前，通過RunNotifier將具體的監(jiān)聽器添加到觀察者列表中。

RunNotifier notifier = new RunNotifier();
notifier.addListener(new MyTestListener());

1. 通知觀察者：在測試執(zhí)行過程中，RunNotifier會調用相應的方法來通知所有注冊的觀察者關于測試事件的信息。

protected void run(Runner runner) {
    // ...
    runner.run(notifier);
    // ...
}

1. 使用JUnitCore運行測試：JUnitCore類使用RunNotifier來運行測試，并通知注冊的監(jiān)聽器。

public class JUnitCore {
    public Result run(Request request) {
        Runner runner = request.getRunner();
        return run(runner);
    }


    private Result run(Runner runner) {
        Result result = new Result();
        RunNotifier notifier = new RunNotifier();
        notifier.addListener(result.createListener());
        runner.run(notifier);
        return result;
    }
}

1. 結果監(jiān)聽器：Result類本身也是一個觀察者，它實現(xiàn)了TestListener接口，用于收集測試結果。

public class Result implements TestListener {
    public void testRunStarted(Description description) {
        // 測試運行開始時的邏輯
    }


    public void testRunFinished(long elapsedTime) {
        // 測試運行結束時的邏輯
    }


    // 實現(xiàn)其他TestListener方法
}

通過觀察者模式，JUnit 允許開發(fā)者自定義測試結果監(jiān)聽器，以獲取測試過程中的各種事件通知。這種模式提高了測試框架的靈活性和可擴展性，使得開發(fā)者可以根據自己的需求來監(jiān)控和響應測試事件。

7. 依賴注入

依賴注入是一種常見的設計模式，它允許將組件的依賴關系從組件本身中解耦出來，通常通過構造函數(shù)、工廠方法或 setter 方法注入。在 JUnit 中，依賴注入主要用于測試領域，特別是與 Mockito 這樣的模擬框架結合使用時，可以方便地注入模擬對象。

以下是 @Mock 和 @InjectMocks 注解使用依賴注入的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. Mockito 依賴注入注解：
   • @Mock 注解用于創(chuàng)建模擬對象。
   • @InjectMocks 注解用于將模擬對象注入到測試類中。

1. 使用 @Mock 創(chuàng)建模擬對象：
   • 在測試類中，使用 @Mock 注解的字段將自動被 Mockito 框架在測試執(zhí)行前初始化為模擬對象。

public class MyTest {
    @Mock
    private Collaborator mockCollaborator;

    
    // 其他測試方法...
}

1. 使用 @InjectMocks 進行依賴注入：
   • 當測試類中的對象需要依賴其他模擬對象時，使用 @InjectMocks 注解可以自動注入這些模擬對象。

@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class MyTest {
    @Mock
    private Collaborator mockCollaborator;


    @InjectMocks
    private MyClass testClass;

    
    // 測試方法...
}

1. MockitoJUnitRunner：
   • @RunWith(MockitoJUnitRunner.class) 指定了使用 Mockito 的測試運行器，它負責設置測試環(huán)境，包括初始化模擬對象和注入依賴。

1. Mockito 框架初始化過程：
   • 在測試運行前，Mockito 框架會查找所有使用 @Mock 注解的字段，并創(chuàng)建相應的模擬對象。
   • 接著，對于使用 @InjectMocks 注解的字段，Mockito 會進行反射檢查其構造函數(shù)和成員變量，使用創(chuàng)建的模擬對象進行依賴注入。

1. Mockito 注解處理器：
   • Mockito 框架內部使用注解處理器來處理 @Mock 和 @InjectMocks 注解。這些處理器在測試執(zhí)行前初始化模擬對象，并在必要時注入它們。

public class MockitoAnnotations {
    public static void initMocks(Object testClass) {
        // 查找并初始化 @Mock 注解的字段
        for (Field field : Reflections.fieldsAnnotatedWith(testClass.getClass(), Mock.class)) {
            field.setAccessible(true);
            try {
                field.set(testClass, MockUtil.createMock(field.getType()));
            } catch (IllegalAccessException e) {
                throw new RuntimeException("Unable to inject @Mock for " + field, e);
            }
        }
        // 查找并處理 @InjectMocks 注解的字段
        for (Field field : Reflections.fieldsAnnotatedWith(testClass.getClass(), InjectMocks.class)) {
            // 注入邏輯...
        }
    }
}

1. 測試方法執(zhí)行：
   • 在測試方法執(zhí)行期間，如果測試類中的實例調用了被 @Mock 注解的對象的方法，實際上是調用了模擬對象的方法，可以進行行為驗證或返回預設的值。

1. Mockito 模擬行為：
   • 開發(fā)者可以使用 Mockito 提供的 API 來定義模擬對象的行為，例如使用 when().thenReturn() 或 doThrow() 等方法。

when(mockCollaborator.someMethod()).thenReturn("expected value");

通過依賴注入，JUnit 和 Mockito 的結合使用極大地簡化了測試過程中的依賴管理，使得測試代碼更加簡潔和專注于測試邏輯本身。同時，這也提高了測試的可讀性和可維護性。

8. 反射機制

在JUnit中，反射機制是實現(xiàn)動態(tài)測試發(fā)現(xiàn)和執(zhí)行的關鍵技術之一。反射允許在運行時檢查類的信息、創(chuàng)建對象、調用方法和訪問字段，這使得JUnit能夠在不直接引用測試方法的情況下執(zhí)行它們。以下是使用Java反射API來動態(tài)發(fā)現(xiàn)和執(zhí)行測試方法的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 獲取類對象：首先，使用Class.forName()方法獲取測試類的Class對象。

Class<?> testClass = Class.forName("com.example.MyTest");

1. 獲取測試方法列表：通過Class對象，使用Java反射API獲取類中所有聲明的方法。

Method[] methods = testClass.getDeclaredMethods();

1. 篩選測試方法：遍歷方法列表，篩選出標記為測試方法的Method對象。在JUnit中，這通常是通過@Test注解來標識的。

List<FrameworkMethod> testMethods = new ArrayList<>();
for (Method method : methods) {
    if (method.isAnnotationPresent(Test.class)) {
        testMethods.add(new FrameworkMethod(method));
    }
}

1. 創(chuàng)建測試方法的封裝對象：JUnit使用FrameworkMethod類來封裝Method對象，提供額外的功能，如處理@Before、@After注解。

public class FrameworkMethod {
    private final Method method;


    public FrameworkMethod(Method method) {
        this.method = method;
    }


    public Object invokeExplosively(Object target, Object... params) throws Throwable {
        try {
            return method.invoke(target, params);
        } catch (IllegalAccessException | InvocationTargetException e) {
            throw new Exception("Failed to invoke " + method, e.getCause());
        }
    }
}

1. 調用測試方法：使用FrameworkMethod的invokeExplosively()方法，在指定的測試實例上調用測試方法。

public class BlockJUnit4ClassRunner extends ParentRunner<MyClass> {
    @Override
    protected void runChild(FrameworkMethod method, RunNotifier notifier) {
        runLeaf(new Statement() {
            @Override
            public void evaluate() throws Throwable {
                Object target = new MyClass();
                method.invokeExplosively(target);
            }
        }, methodBlock(method), notifier);
    }
}

1. 處理測試方法的執(zhí)行：在invokeExplosively()方法中，使用Method對象的invoke()方法來執(zhí)行測試方法。這個方法能夠處理方法的訪問權限，并調用實際的測試邏輯。

1. 異常處理：在執(zhí)行測試方法時，可能會拋出異常。JUnit需要捕獲這些異常，并適當?shù)靥幚硭鼈?，例如將測試失敗通知給RunNotifier。

1. 整合到測試運行器：將上述過程整合到JUnit的測試運行器中，如BlockJUnit4ClassRunner，它負責創(chuàng)建測試實例、調用測試方法，并處理測試結果。

通過使用Java反射API，JUnit能夠以一種非常靈活和動態(tài)的方式來執(zhí)行測試方法。這種機制不僅提高了JUnit框架的通用性和可擴展性，而且允許開發(fā)者在不修改測試類代碼的情況下，通過配置和注解來控制測試的行為。反射機制是JUnit強大功能的一個重要支柱。

9. 異常處理

在JUnit中，異常處理是一個精細的過程，確保了測試執(zhí)行的穩(wěn)定性和結果的準確性。JUnit區(qū)分了預期的異常（如測試中顯式檢查的異常）和未預期的異常（如錯誤或未捕獲的異常），并相應地報告這些異常。以下是JUnit中異常處理的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 測試方法執(zhí)行：在測試方法執(zhí)行時，JUnit會捕獲所有拋出的異常。

public void runBare() throws Throwable {
    Throwable exception = null;
    try {
        method.invoke(target);
    } catch (InvocationTargetException e) {
        exception = e.getCause();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        exception = e;
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        exception = e;
    } catch (SecurityException e) {
        exception = e;
    }
    if (exception != null) {
        runAfters();
        throw exception;
    }
}

1. 預期異常的處理：使用@Test(expected = Exception.class)注解可以指定測試方法預期拋出的異常類型。如果實際拋出的異常與預期不符，JUnit會報告測試失敗。

@Test(expected = SpecificException.class)
public void testMethod() {
    // 測試邏輯，預期拋出 SpecificException
}

1. 斷言異常：Assert類提供了assertThrows方法，允許在測試中顯式檢查方法是否拋出了預期的異常。

public static <T extends Throwable> T assertThrows(
    Class<T> expectedThrowable, Executable executable, String message) {
    try {
        executable.execute();
        fail(message);
    } catch (Throwable actualException) {
        if (!expectedThrowable.isInstance(actualException)) {
            throw new AssertionFailedError(
                "Expected " + expectedThrowable.getName() + " but got " + actualException.getClass().getName());
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T result = (T) actualException;
        return result;
    }
}

1. 異常的分類：JUnit將異常分為兩種類型：AssertionError和Throwable。AssertionError通常表示測試失敗，而Throwable可能表示測試中的嚴重錯誤。

1. 異常的報告：在捕獲異常后，JUnit會將異常信息報告給RunNotifier，以便進行適當?shù)奶幚怼?/li>

protected void runChild(FrameworkMethod method, RunNotifier notifier) {
    runLeaf(new Statement() {
        @Override
        public void evaluate() throws Throwable {
            try {
                method.invokeExplosively(testInstance);
            } catch (Throwable e) {
                notifier.fireTestFailure(new Failure(method, e));
            }
        }
    }, describeChild(method), notifier);
}

1. 異常的監(jiān)聽：RunNotifier監(jiān)聽器可以捕獲并處理測試過程中拋出的異常，例如記錄失敗或向用戶報告錯誤。

public void addListener(TestListener listener) {
    listeners.add(listener);
}


// 在測試執(zhí)行過程中調用
notifier.fireTestFailure(new Failure(method, e));

1. 自定義異常處理：開發(fā)者可以通過實現(xiàn)自定義的TestListener來捕獲和處理測試過程中的異常。

1. 異常的傳播：在某些情況下，JUnit允許異常向上傳播，使得測試框架或IDE能夠捕獲并顯示給用戶。

通過精細的異常處理，JUnit確保了測試的準確性和可靠性，同時提供了靈活的錯誤報告機制。這使得開發(fā)者能夠快速定位和解決問題，提高了開發(fā)和測試的效率。

10. 解耦合

在JUnit中，解耦合是通過將測試執(zhí)行的不同方面分離成獨立的組件來實現(xiàn)的，從而提高了代碼的可維護性和可擴展性。以下是解耦合實現(xiàn)過程的詳細分析：

1. 測試執(zhí)行器（Runner）：Runner接口定義了執(zhí)行測試的方法，每個具體的Runner實現(xiàn)負責運行測試用例的邏輯。

public interface Runner {
    void run(RunNotifier notifier);
    Description getDescription();
}

1. 測試監(jiān)聽器（RunListener）：RunListener接口定義了測試過程中的事件回調方法，用于監(jiān)聽測試的開始、成功、失敗和結束等事件。

public interface RunListener {
    void testRunStarted(Description description);
    void testRunFinished(Result result);
    void testStarted(Description description);
    void testFinished(Description description);
    // 其他事件回調...
}

1. 測試結果（Result）：Result類實現(xiàn)了RunListener接口，用于收集和存儲測試執(zhí)行的結果。

public class Result implements RunListener {
    private List<Failure> failures = new ArrayList<>();


    @Override
    public void testRunFinished(Result result) {
        // 收集測試運行結果
    }


    @Override
    public void testFailure(Failure failure) {
        // 收集測試失敗信息
        failures.add(failure);
    }


    // 其他RunListener方法實現(xiàn)...
}

1. 職責分離：Runner負責執(zhí)行測試邏輯，RunListener負責監(jiān)聽測試事件，而Result負責收集測試結果。這三者通過接口和回調機制相互協(xié)作，但各自獨立實現(xiàn)。

1. 使用RunNotifier協(xié)調：RunNotifier類作為協(xié)調者，維護了RunListener的注冊和事件分發(fā)。

public class RunNotifier {
    private final List<RunListener> listeners = new ArrayList<>();


    public void addListener(RunListener listener) {
        listeners.add(listener);
    }


    public void fireTestRunStarted(Description description) {
        for (RunListener listener : listeners) {
            listener.testRunStarted(description);
        }
    }


    // 其他事件分發(fā)方法...
}

1. 測試執(zhí)行流程：在測試執(zhí)行時，Runner會創(chuàng)建一個RunNotifier實例，然后執(zhí)行測試，并在適當?shù)臅r候調用RunNotifier的事件分發(fā)方法。

public class BlockJUnit4ClassRunner extends ParentRunner {
    @Override
    protected void runChild(FrameworkMethod method, RunNotifier notifier) {
        RunBefores runBefores = new RunBefores(noTestsYet, method, null);
        Statement statement = new RunAfters(runBefores, method, null);
        statement.evaluate();
    }


    @Override
    public void run(RunNotifier notifier) {
        // 初始化測試運行
        Description description = getDescription();
        notifier.fireTestRunStarted(description);
        try {
            // 執(zhí)行測試
            runChildren(makeTestRunNotifier(notifier, description));
        } finally {
            // 測試運行結束
            notifier.fireTestRunFinished(result);
        }
    }
}

1. 結果收集和報告：測試完成后，Result對象會包含所有測試的結果，可以被用來生成測試報告或進行其他后續(xù)處理。

1. 解耦合的優(yōu)勢：通過將測試執(zhí)行、監(jiān)聽和結果收集分離，JUnit允許開發(fā)者自定義測試執(zhí)行流程（通過自定義Runner）、添加自定義監(jiān)聽器（通過實現(xiàn)RunListener接口）以及處理測試結果（通過操作Result對象）。

這種解耦合的設計使得JUnit非常靈活，易于擴展，同時也使得測試代碼更加清晰和易于理解。開發(fā)者可以根據需要替換或擴展框架的任何部分，而不影響其他部分的功能。

11. 可擴展性

JUnit的可擴展性體現(xiàn)在多個方面，包括自定義Runner、TestRule和斷言（Assertion）方法。以下是這些可擴展性點的實現(xiàn)過程和源碼分析：

自定義 Runner

自定義Runner允許開發(fā)者定義自己的測試運行邏輯。以下是創(chuàng)建自定義Runner的步驟：

1. 實現(xiàn)Runner接口：創(chuàng)建一個類實現(xiàn)Runner接口，并實現(xiàn)run方法和getDescription方法。

public class CustomRunner extends Runner {
    private final Class<?> testClass;


    public CustomRunner(Class<?> testClass) throws InitializationError {
        this.testClass = testClass;
    }


    @Override
    public Description getDescription() {
        // 返回測試描述
    }


    @Override
    public void run(RunNotifier notifier) {
        // 自定義測試運行邏輯
    }
}

1. 使用@RunWith注解：在測試類上使用@RunWith注解來指定使用自定義的Runner。

@RunWith(CustomRunner.class)
public class MyTests {
    // 測試方法...
}

自定義 TestRule

TestRule接口允許開發(fā)者插入測試方法執(zhí)行前后的邏輯。以下是創(chuàng)建自定義TestRule的步驟：

1. 實現(xiàn)TestRule接口：創(chuàng)建一個類實現(xiàn)TestRule接口。

public class CustomTestRule implements TestRule {
    @Override
    public Statement apply(Statement base, FrameworkMethod method, Object target) {
        // 返回一個Statement，包裝原始的測試邏輯
    }
}

1. 使用@Rule注解：在測試類或方法上使用@Rule注解來指定使用自定義的TestRule。

public class MyTests {
    @Rule
    public CustomTestRule customTestRule = new CustomTestRule();


    // 測試方法...
}

自定義 Assertion 方法

JUnit提供了一個Assert類，包含許多斷言方法。開發(fā)者也可以添加自己的斷言方法：

1. 擴展Assert類：創(chuàng)建一個工具類，添加自定義的靜態(tài)方法。

public class CustomAssertions {
    public static void assertEquals(String message, int expected, int actual) {
        if (expected != actual) {
            throw new AssertionFailedError(message);
        }
    }
}

1. 使用自定義斷言：在測試方法中調用自定義的斷言方法。

public void testCustomAssertion() {
    CustomAssertions.assertEquals("Values should be equal", 1, 2);
}

源碼分析

以下是使用自定義Runner、TestRule和斷言方法的示例：

// 自定義Runner
public class CustomRunner extends Runner {
    public CustomRunner(Class<?> klass) throws InitializationError {
        // 初始化邏輯
    }


    @Override
    public Description getDescription() {
        // 返回測試的描述信息
    }


    @Override
    public void run(RunNotifier notifier) {
        // 自定義測試執(zhí)行邏輯，包括調用測試方法和處理測試結果
    }
}


// 自定義TestRule
public class CustomTestRule implements TestRule {
    @Override
    public Statement apply(Statement base, FrameworkMethod method, Object target) {
        // 包裝原始的測試邏輯，可以在測試前后執(zhí)行額外的操作
        return new Statement() {
            @Override
            public void evaluate() throws Throwable {
                // 測試前的邏輯
                base.evaluate();
                // 測試后的邏輯
            }
        };
    }
}


// 使用自定義Runner和TestRule的測試類
@RunWith(CustomRunner.class)
public class MyTests {
    @Rule
    public CustomTestRule customTestRule = new CustomTestRule();


    @Test
    public void myTest() {
        // 測試邏輯，使用自定義斷言
        CustomAssertions.assertEquals("Expected and actual values should match", 1, 1);
    }
}

通過這些自定義擴展，JUnit允許開發(fā)者根據特定需求調整測試行為，增強測試框架的功能，實現(xiàn)高度定制化的測試流程。這種可擴展性是JUnit強大適應性的關鍵因素之一。

12. 參數(shù)化測試

參數(shù)化測試是JUnit提供的一項功能，它允許為單個測試方法提供多種輸入參數(shù)，從而用一個測試方法覆蓋多種測試場景。以下是參數(shù)化測試的實現(xiàn)過程和源碼分析：

1. 使用@Parameterized注解：首先，在測試類上使用@RunWith(Parameterized.class)來指定使用參數(shù)化測試的Runner。

@RunWith(Parameterized.class)
public class MyParameterizedTests {
    // 測試方法的參數(shù)
    private final int input;
    private final int expectedResult;


    // 構造函數(shù)，用于接收參數(shù)
    public MyParameterizedTests(int input, int expectedResult) {
        this.input = input;
        this.expectedResult = expectedResult;
    }


    // 測試方法
    @Test
    public void testWithParameters() {
        // 使用參數(shù)進行測試
        assertEquals(expectedResult, someMethod(input));
    }


    // 獲取參數(shù)來源
    @Parameters
    public static Collection<Object[]> data() {
        return Arrays.asList(new Object[][] {
            { 1, 2 },
            { 2, 4 },
            { 3, 6 }
        });
    }
}

1. 定義測試參數(shù)：使用@Parameters注解的方法來定義測試參數(shù)。這個方法需要返回一個Collection，其中包含參數(shù)數(shù)組的列表。

@Parameters
public static Collection<Object[]> parameters() {
    return Arrays.asList(new Object[][] {
        // 參數(shù)列表
    });
}

1. 構造函數(shù)注入：參數(shù)化測試框架會通過構造函數(shù)將參數(shù)注入到測試實例中。

public MyParameterizedTests(int param1, String param2) {
    // 使用參數(shù)初始化測試用例
}

1. 參數(shù)化測試的執(zhí)行：JUnit框架會為@Parameters方法中定義的每一組參數(shù)創(chuàng)建測試類的實例，并執(zhí)行測試方法。

1. 自定義參數(shù)源：除了使用@Parameters注解的方法外，還可以使用Parameterized.ParametersRunnerFactory注解來指定自定義的參數(shù)源。

@RunWith(value = Parameterized.class, runnerFactory = MyParametersRunnerFactory.class)
public class MyParameterizedTests {
    // 測試方法和參數(shù)...
}


public class MyParametersRunnerFactory implements ParametersRunnerFactory {
    @Override
    public Runner createRunnerForTestWithParameters(TestWithParameters test) {
        // 返回自定義的參數(shù)化運行器
    }
}

1. 使用Arguments輔助類：在JUnit 4.12中，可以使用Arguments類來簡化參數(shù)的創(chuàng)建。

@Parameters
public static Collection<Object[]> data() {
    return Arrays.asList(
        Arguments.arguments(1, 2),
        Arguments.arguments(2, 4),
        Arguments.arguments(3, 6)
    );
}

1. 源碼分析：Parameterized類是實現(xiàn)參數(shù)化測試的核心。它使用ParametersRunnerFactory來創(chuàng)建Runner，然后為每組參數(shù)執(zhí)行測試方法。

public class Parameterized {
    public static class ParametersRunnerFactory implements RunnerFactory {
        @Override
        public Runner create(Description description) {
            return new BlockJUnit4ClassRunner(description.getTestClass()) {
                @Override
                protected List<Runner> getChildren() {
                    // 獲取參數(shù)并為每組參數(shù)創(chuàng)建Runner
                }
            };
        }
    }
    // 其他實現(xiàn)...
}

通過參數(shù)化測試，JUnit允許開發(fā)者編寫更靈活、更全面的測試用例，同時保持測試代碼的簡潔性。這種方法特別適合于需要多種輸入組合來驗證邏輯正確性的場景。

13. 代碼的模塊化

代碼的模塊化是軟件設計中的一種重要實踐，它將程序分解為獨立的、可重用的模塊，每個模塊負責一部分特定的功能。在JUnit框架中，模塊化設計體現(xiàn)在其清晰的包結構和類的設計上。以下是JUnit中模塊化實現(xiàn)的過程和源碼分析：

1. 包結構：JUnit的源碼按照功能劃分為不同的包（packages），每個包包含一組相關的類。

// 核心包，包含JUnit的基礎類和接口
org.junit


// 斷言包，提供斷言方法
org.junit.Assert


// 運行器包，負責測試套件的運行和管理
org.junit.runner


// 規(guī)則包，提供測試規(guī)則，如測試隔離和初始化
org.junit.rules

1. 接口定義：JUnit使用接口（如Test、Runner、TestRule）定義模塊的契約，確保模塊間的松耦合。

public interface Test {
    void run(TestResult result);
}


public interface Runner {
    void run(RunNotifier notifier);
    Description getDescription();
}

1. 抽象類：使用抽象類（如Assert、Runner、TestWatcher）為模塊提供共享的實現(xiàn)，同時保留擴展的靈活性。

public abstract class Assert {
    // 斷言方法的默認實現(xiàn)
}


public abstract class Runner implements Describable {
    // 測試運行器的默認實現(xiàn)
}

1. 具體實現(xiàn)：為每個抽象類或接口提供具體的實現(xiàn)，這些實現(xiàn)類可以在不同的測試場景中重用。

public class TestCase extends Assert implements Test {
    // 測試用例的具體實現(xiàn)
}


public class BlockJUnit4ClassRunner extends ParentRunner {
    // 測試類的運行器實現(xiàn)
}

1. 依賴倒置：通過依賴接口而非具體實現(xiàn)，JUnit的模塊可以在不修改其他模塊的情況下進行擴展或替換。

1. 服務提供者接口（SPI）：JUnit使用服務提供者接口來發(fā)現(xiàn)和加載擴展模塊，如測試規(guī)則（TestRule）。

public interface TestRule {
    Statement apply(Statement base, Description description);
}

1. 模塊化測試執(zhí)行：JUnit允許開發(fā)者通過@RunWith注解指定自定義的Runner，這允許對測試執(zhí)行過程進行模塊化定制。

@RunWith(CustomRunner.class)
public class MyTests {
    // ...
}

1. 參數(shù)化測試模塊：參數(shù)化測試通過@Parameters注解和Parameterized類實現(xiàn)模塊化，允許為測試方法提供不同的輸入參數(shù)集。

@RunWith(Parameterized.class)
public class MyParameterizedTests {
    @Parameters
    public static Collection<Object[]> data() {
        // 提供參數(shù)集
    }
}

1. 解耦的事件監(jiān)聽：RunNotifier和RunListener接口的使用使得測試事件的監(jiān)聽和處理可以獨立于測試執(zhí)行邏輯。

public class RunNotifier {
    public void addListener(RunListener listener);
    // ...
}

1. 測試結果的模塊化處理：Result類實現(xiàn)了RunListener接口，負責收集和報告測試結果，與測試執(zhí)行邏輯解耦。

通過這種模塊化設計，JUnit提供了一個靈活、可擴展的測試框架，允許開發(fā)者根據自己的需求添加自定義的行為和擴展功能。這種設計不僅提高了代碼的可維護性，也方便了重用和測試過程的定制。

最后

以上就是V哥在 JUnit 框架源碼學習時總結的13個非常值得學習的點，希望也可以幫助到你提升編碼的功力，歡迎關注威哥愛編程，一起學習框架源碼，提升編程技巧，我是 V哥，愛 編程，一輩子。