Visual Studio 2012 Fakes框架测试驱动开发TDD教程

一、前言

　　最近团队要尝试TDD（测试驱动开发）的实践，很多人习惯了先代码后测试的流程，对于TDD总心存恐惧，认为没有代码的情况下写测试代码时被架空了，没法写下来，其实，根据个人实践经验，TDD并不可怕，还很可爱，只要你真正去实践了几十个测试用例之后，你会爱上这种形式方式的。微软对于TDD的开发方式是大力支持和推荐的，新发布的VS2012的团队模板就是根据。新的Visual Studio 2012给我们带来了Fakes框架，这是一个针对代码测试时对测试的外界依赖（如数据库，文件等）进行模拟的Mock框架，用上了之后，我立即从Moq的阵营中叛变了^_^。截止到写此文的时间，网上还没有一篇关于Fakes框架的文章（除了“VS11将拥有更好的单元测试工具和Fakes框架”这篇介绍性的之外），就让我们来慢慢摸索着用吧。废话少说，下面我们就来一步一步的使用Visual Studio 2012的Fakes框架来实战一把TDD。

二、需求说明

　　我们要做的是一个普通的用户注册中“检查用户名是否存在”的功能，需求如下：

用户名不能重复
可设置是否启用邮件激活，如果不启用邮件激活，则直接在“正式用户信息表”中检查，反之则还要进入“未激活用户信息表”中进行查询

三、项目结构

　　先分解一下项目的结构，还是传统的三层结构，从底层到上层：

Liuliu.Components.Tools：通用工具组件
Liuliu.Components.Data：通用数据访问组件，目前只定义了一个数据访问接口的通用基接口IRepository
Liuliu.Demo.Core.Models：数据实体类，分两个模块，账户模块（Account）与通用模块（Common）
Liuliu.Demo.Core：业务核心层，里面包含Business与DataAccess两个子层，DataAccess实现实体类的数据访问，Business层实现模块的业务逻辑，因为测试的过程中数据访问层的数据库实现会用Fakes框架来模拟，所以数据访问层只提供了接口，不提供实现，Business只调用了DataAccess的接口。我们要做的工作就是用Fakes框架来模拟数据访问层，用TDD的方式来编写Business中的业务实现
Liuliu.Demo.Core.Business.UnitTest：单元测试项目，存放着测试Business实现的测试用例。
Liuliu.Demo.Consoles：用户操作控制台，功能实现后进行用户操作的UI项目

　　其他的项目与测试无关，略过。

四、开发准备

(一) 应用代码准备

Entity：实体类的通用数据结构

/// <summary>
/// 数据实体类基类，定义数据库存储的数据结构的通用部分
/// </summary>
public abstract class Entity
{
/// <summary>
/// 编号
/// </summary>
public int Id { get; set; }
/// <summary>
/// 是否逻辑删除（相当于回收站，非物理删除）
/// </summary>
public bool IsDelete { get; set; }
/// <summary>
/// 添加时间
/// </summary>
public DateTime AddDate { get; set; }
}
IRepository：通用数据访问接口，简单起见，只写了几个增删改查的接口
1. /// <summary>
2. /// 定义仓储模式中的数据标准操作，其实现类是仓储类型。
3. /// </summary>
4. /// <typeparam name="TEntity">要实现仓储的类型</typeparam>
5. public interface IRepository<TEntity> where TEntity : Entity
6. {
7. #region 公用方法
8. /// <summary>
9. /// 插入实体记录
10. /// </summary>
11. /// <param name="entity"> 实体对象 </param>
12. /// <param name="isSave"> 是否执行保存 </param>
13. /// <returns> 操作影响的行数 </returns>
14. int Insert(TEntity entity, bool isSave = true);
15. /// <summary>
16. /// 删除实体记录
17. /// </summary>
18. /// <param name="entity"> 实体对象 </param>
19. /// <param name="isSave"> 是否执行保存 </param>
20. /// <returns> 操作影响的行数 </returns>
21. int Delete(TEntity entity, bool isSave = true);
22. /// <summary>
23. /// 更新实体记录
24. /// </summary>
25. /// <param name="entity"> 实体对象 </param>
26. /// <param name="isSave"> 是否执行保存 </param>
27. /// <returns> 操作影响的行数 </returns>
28. int Update(TEntity entity, bool isSave = true);
29. /// <summary>
30. /// 提交当前的Unit Of Work事务，作用与 IUnitOfWork.Commit() 相同。
31. /// </summary>
32. /// <returns>提交事务影响的行数</returns>
33. int Commit();
34. /// <summary>
35. /// 查找指定编号的实体记录
36. /// </summary>
37. /// <param name="id"> 指定编号 </param>
38. /// <returns> 符合编号的记录，不存在返回null </returns>
39. TEntity GetById(object id);
40. /// <summary>
41. /// 查找指定名称的实体记录，注意：如实体无名称属性则不支持
42. /// </summary>
43. /// <param name="name">名称</param>
44. /// <returns>符合名称的记录，不存在则返回null</returns>
45. /// <exception cref="NotSupportedException">当对应实体无名称时引发将引发异常</exception>
46. TEntity GetByName(string name);
47. #endregion
48. }
Member：实体类——用户信息
1. /// <summary>
2. /// 实体类——用户信息
3. /// </summary>
4. public class Member : Entity
5. {
6. public string UserName { get; set; }
7. public string Password { get; set; }
8. public string Email { get; set; }
9. }
MemberInactive：实体类——未激活用户信息
1. /// <summary>
2. /// 实体类——未激活用户信息
3. /// </summary>
4. public class MemberInactive : Entity
5. {
6. public string UserName { get; set; }
7. public string Password { get; set; }
8. public string Email { get; set; }
9. }
ConfigInfo：实体类——系统配置信息

/// <summary>
/// 实体类——系统配置信息
/// </summary>
public class ConfigInfo : Entity
{
public ConfigInfo()
{
RegisterConfig = new RegisterConfig();
}
public RegisterConfig RegisterConfig { get; set; }
}
public class RegisterConfig
{
/// <summary>
/// 注册时是否需要Email激活
/// </summary>
public bool NeedActive { get; set; }
/// <summary>
/// 激活邮件有效期，单位：分钟
/// </summary>
public int ActiveTimeout { get; set; }
/// <summary>
/// 允许同一Email注册不同会员
/// </summary>
public bool EmailRepeat { get; set; }
}

IMemberDao：数据访问接口——用户信息，仅添加IRepository不满足的接口
1. /// <summary>
2. /// 数据访问接口——用户信息
3. /// </summary>
4. public interface IMemberDao : IRepository<Member>
5. {
6. /// <summary>
7. /// 由电子邮箱查找用户信息
8. /// </summary>
9. /// <param name="email"> 电子邮箱地址 </param>
10. /// <returns> </returns>
11. IEnumerable<Member> GetByEmail(string email);
12. }
IMemberInactiveDao：数据访问接口——未激活用户信息，仅添加IRepository不满足的接口
1. /// <summary>
2. /// 数据访问接口——未激活用户信息
3. /// </summary>
4. public interface IMemberInactiveDao : IRepository<MemberInactive>
5. {
6. /// <summary>
7. /// 由电子邮箱获取未激活的用户信息
8. /// </summary>
9. /// <param name="email"> 电子邮箱地址 </param>
10. /// <returns> </returns>
11. IEnumerable<MemberInactive> GetByEmail(string email);
12. }
IConfigInfoDao：数据访问接口——系统配置，无额外需求的接口，所以为空接口
1. /// <summary>
2. /// 数据访问接口——系统配置信息
3. /// </summary>
4. public interface IConfigInfoDao : IRepository<ConfigInfo>
5. { }
IAccountContract：账户模块业务契约——定义了三个操作，用作注册前的数据检查和注册提交
1. /// <summary>
2. /// 核心业务契约——账户模块
3. /// </summary>
4. public interface IAccountContract
5. {
6. /// <summary>
7. /// 用户名重复检查
8. /// </summary>
9. /// <param name="userName">用户名</param>
10. /// <param name="configName">系统配置名称</param>
11. /// <returns></returns>
12. bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName);
13. /// <summary>
14. /// 电子邮箱重复检查
15. /// </summary>
16. /// <param name="email">电子邮箱</param>
17. /// <param name="configName">系统配置名称</param>
18. /// <returns></returns>
19. bool EmailExistsCheck(string email, string configName);
20. /// <summary>
21. /// 用户注册
22. /// </summary>
23. /// <param name="model">注册信息模型</param>
24. /// <param name="configName">系统配置名称</param>
25. /// <returns></returns>
26. RegisterResults Register(Member model, string configName);
27. }
以上代码本来想收起来的，但测试时代码展开老失效，所以辛苦大家划了那麽长的鼠标来看下面的正题了\(^o^)/

(二) 测试类准备

添加测试项目的引用
添加要模拟实现接口的Fakes程序集，要模拟的接口在Liuliu.Demo.Core程序集中，所以在该程序集上点右键，选择“添加Fakes程序集”菜单项
添加好了之后，Fakes框架会在测试项目中添加一个Fakes文件夹和一个配置文件，并自动生成引用一个模拟程序集.Fakes 的程序集和Fakes框架的运行环境Microsoft.QualityTools.Testing.Fakes
打开对象查看器，可看到生成的Fakes程序集的内容，所有的接口都生成了一个对应的模拟类
通过ILSpy对Fakes程序集进行反向，可以看到生成的模拟类如下所示，StubIMemberDao实现了接口IMemberDao，而接口中的公共成员都生成了“方法名+参数类型名”的委托模拟，用以接收外部给模拟方法的执行结果赋值，这样每个方法的返回值都可以被控制
另外生成的Fakes文件夹中的配置文件Liuliu.Demo.Core.fakes内容如下所示
```
1 <Fakes xmlns="http://schemas.microsoft.com/fakes/2011/">

2   <Assembly Name="Liuliu.Demo.Core"/>

3 </Fakes>
```
这个配置默认会把测试程序集中的所有接口、类都生成模拟类，当然也可以配置生成指定的类型的模拟，相关知识这里就不讲了，请参阅官方文档：Microsoft Fakes 中的代码生成、编译和命名约定
需要特别说明的是，每次生成，Fakes程序集都会重新生成，所以测试类有更改后想刷新Fakes程序集，只需要把原来的程序集删除再进行生成，或者在测试项目能编译的时候重新编译测试项目即可。

(三) TDD正式开始

给测试项目添加一个单元测试类文件，添加新项 -> Visual C#项 -> 测试 -> 单元测试，命名为AccountServiceTest.cs，推荐命名方式为“测试类名+Test”的方式
添加一个测试方法，关于测试方法的命名，各人有各人的方案，这里推荐一种方案：“测试方法名_执行结果_得到此结果的条件/原因”，并且测试方法是可以使用中文的，比如“UserNameExistsCheck_用户名已存在_用户名在用户信息表中已存在记录”，这种方式好很多好处，特别是团队成员英文水平不太好的时候，如果翻译成英文的方式，很有可能会不知所云，并且中文与需求文档一一对应，非常明了，以下的测试用例中都会运用这种方式，如果不适应请在脑中自行翻译\(^o^)/，建立测试方法如下：

[TestMethod]
public void UserNameExistsCheck_用户名不存在()
{
var userName = "柳柳英侠";
var configName = "configName";
var accountService = new AccountService();
Assert.IsFalse(accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName));
}

当然，此时运行测试是编译不过的，因为AccountService类根本还没有创建。在Liuliu.Demo.Core.Business.Impl文件夹下添加AccountService类，并实现IAccountContract接口

/// <summary>
/// 账户模块业务实现类
/// </summary>
public class AccountService : IAccountContract
{
/// <summary>
/// 用户名重复检查
/// </summary>
/// <param name="userName">用户名</param>
/// <param name="configName">系统配置名称</param>
/// <returns></returns>
public bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName)
{
throw new NotImplementedException();
}
/// <summary>
/// 电子邮箱重复检查
/// </summary>
/// <param name="email">电子邮箱</param>
/// <param name="configName">系统配置名称</param>
/// <returns></returns>
public bool EmailExistsCheck(string email, string configName)
{
throw new NotImplementedException();
}
/// <summary>
/// 用户注册
/// </summary>
/// <param name="model">注册信息模型</param>
/// <param name="configName">系统配置名称</param>
/// <returns></returns>
public RegisterResults Register(Member model, string configName)
{
throw new NotImplementedException();
}
}

再次运行测试，是通不过，TDD的基本做法就是让测试尽快通过，所以修改方法UserNameExistsCheck为如下：

/// <summary>
/// 用户名重复检查
/// </summary>
/// <param name="userName">用户名</param>
/// <param name="configName">系统配置名称</param>
/// <returns></returns>
public bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName)
{
return false;
}

再次运行测试用例，红叉终于变成绿勾了，我敢打赌，如果你真正实践TDD的话，绿色将是你一定会喜欢的颜色

参数的字符串，值的有效性一定要检查的，所以添加以下两个测试用例，通过ExpectedException特性可能确定抛出异常的类型

运行测试，结果如下，原因为还没有写异常代码，期望的异常没有引发。└(^o^)┘平常我们很怕出异常，现在要去期望出异常

异常代码编写很简单，修改为如下即可通过：
1. public bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName)
2. {
3. if (string.IsNullOrEmpty(userName))
4. {
5. throw new ArgumentNullException("userName");
6. }
7. if (string.IsNullOrEmpty(configName))
8. {
9. throw new ArgumentNullException("configName");
10. }
11. return false;
12. }
给AccountService类添加如下属性，以便在接下来的操作中能模拟调用数据访问层的操作
1. #region 属性
2. /// <summary>
3. /// 获取或设置数据访问对象——用户信息
4. /// </summary>
5. public IMemberDao MemberDao { get; set; }
6. /// <summary>
7. /// 获取或设置数据访问对象——未激活用户信息
8. /// </summary>
9. public IMemberInactiveDao MemberInactiveDao { get; set; }
10. /// <summary>
11. /// 获取或设置数据访问对象——系统配置信息
12. /// </summary>
13. public IConfigInfoDao ConfigInfoDao { get; set; }
14. #endregion
接下来该进行用户名存在的判断了，即为在用户信息数据库中（MemberDao）存在相同用户名的用户信息，在这里的查询实际并不是到数据库中查询，而是通过Fakes框架生成的模拟类模拟出一个查询过程与获得查询结果。添加的测试用例如下：
1. [TestMethod]
2. public void UserNameExistsCheck_用户名存在_该用户名在用户数据库中已存在记录()
3. {
4. var userName = "柳柳英侠";
5. var configName = "configName";
6. var accountService = new AccountService();
7. var memberDao = new StubIMemberDao();
8. memberDao.GetByNameString = str => new Member();
9. accountService.MemberDao = memberDao;
10. Assert.IsTrue(accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName));
11. }
StubIMemberDao类即为Fakes框架由IMemberDao接口生成的一个模拟类，第7行实例化了一个该类的对象，这个对象有一个委托类型的字段GetByNameString开放出来，我们就可以通过这个字段给接口的GetByName方法赋一个执行结果，即第8行的操作。再把这个对象赋给AccountService类中的IMemberDao类型的属性（第9行），即相当于给AccountService类添加了一个操作用户信息数据层的实现。
修改UserNameExistsCheck方法使测试通过
1. public bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName)
2. {
3. if (string.IsNullOrEmpty(userName))
4. {
5. throw new ArgumentNullException("userName");
6. }
7. if (string.IsNullOrEmpty(configName))
8. {
9. throw new ArgumentNullException("configName");
10. }
11. var member = MemberDao.GetByName(userName);
12. if (member != null)
13. {
14. return true;
15. }
16. return false;
17. }
运行测试，上面这个测试通过了，但第一个测试却失败了。

这不合乎TDD的要求了，TDD要求后面添加的功能不能影响原来的功能。看代码实现是没有问题的，看来问题是出在测试用例上。
当我们走到“UserNameExistsCheck_用户名存在_该用户名在用户数据库中已存在记录”这个测试用例的时候，添加了一些属性，而这些属性在第一个测试用例“UserNameExistsCheck_用户名不存在”并没有进行初始化，所以报了一个NullReferenceException异常。

接下来我们来优化测试类的结构来解决这些问题：
a. 每个测试用例的先决条件都要从0开始初始化，太麻烦
b. 测试环境没有初始化，新增条件会影响到旧的测试用例的运行
根据以上提出的问题，给出下面的解决方案
a. 进行公共环境的初始化，即让所有测试用例在相同的环境下运行
b. 所有的模拟环境都初始化为“正确的”，结合现有场景，即认为：数据访问层的所有操作是可用的，并且能提供运行结果的，即查询能查到数据，增删改能操作成功。
c. 当需要不正确的环境时再单独进行覆盖设置（即重新给模拟方法的执行结果赋值）
根据以上方案对测试类初始化为如下：给测试类添加字段和每个方法运行前都运行的公共方法
1. #region 字段
2. private readonly AccountService _accountService = new AccountService();
3. private readonly StubIMemberDao _memberDao = new StubIMemberDao();
4. private readonly StubIMemberInactiveDao _memberInactiveDao = new StubIMemberInactiveDao();
5. private readonly StubIConfigInfoDao _configInfoDao = new StubIConfigInfoDao();
6. private int _num = 1;
7. private Member _member = new Member();
8. private readonly List<Member> _memberList = new List<Member>();
9. private MemberInactive _memberInactive = new MemberInactive();
10. private readonly List<MemberInactive> _memberInactiveList = new List<MemberInactive>();
11. private ConfigInfo _configInfo = new ConfigInfo();
12. #endregion
1. // 在运行每个测试之前，使用 TestInitialize 来运行代码
2. [TestInitialize()]
3. public void MyTestInitialize()
4. {
5. _memberDao.Commit = () => _num;
6. _memberDao.DeleteMemberBoolean = (@member, @bool) => _num;
7. _memberDao.GetByEmailString = @string => _memberList;
8. _memberDao.GetByIdObject = @id => _member;
9. _memberDao.GetByNameString = @string => _member;
10. _memberDao.InsertMemberBoolean = (@member, @bool) => _num;
11. _accountService.MemberDao = _memberDao;
12. _memberInactiveDao.Commit = () => _num;
13. _memberInactiveDao.DeleteMemberInactiveBoolean = (@memberInactive, @bool) => _num;
14. _memberInactiveDao.GetByEmailString = @string => _memberInactiveList;
15. _memberInactiveDao.GetByIdObject = @id => _memberInactive;
16. _memberInactiveDao.GetByNameString = @string => _memberInactive;
17. _memberInactiveDao.InsertMemberInactiveBoolean = (@memberInactive, @bool) => _num;
18. _accountService.MemberInactiveDao = _memberInactiveDao;
19. _configInfoDao.Commit = () => _num;
20. _configInfoDao.DeleteConfigInfoBoolean = (@configInfo, @bool) => _num;
21. _configInfoDao.GetByIdObject = @id => _configInfo;
22. _configInfoDao.GetByNameString = @string => _configInfo;
23. _configInfoDao.InsertConfigInfoBoolean = (@configInfo, @bool) => _num;
24. _accountService.ConfigInfoDao = _configInfoDao;
25. }
有了初始化以后，原来的测试用例就可以如此的简单，只需要初始化不成立的条件即可
[TestMethod]
[ExpectedException(typeof(ArgumentNullException))]
public void UserNameExistsCheck_引发ArgumentNullException异常_参数userName为空()
{
string userName = null;
var configName = "configName";
var accountService = new AccountService();
accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName);
}
[TestMethod]
[ExpectedException(typeof(ArgumentNullException))]
public void UserNameExistsCheck_引发ArgumentNullException异常_参数configName为空()
{
var userName = "柳柳英侠";
string configName = null;
var accountService = new AccountService();
accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName);
}

所有条件都初始化好了，继续研究需求，就可以把测试用例的所有情况都写出来
1. [TestMethod]
2. [ExpectedException(typeof(NullReferenceException))]
3. public void UserNameExistsCheck_引发NullReferenceException异常_系统配置信息无法找到()
4. {
5. var userName = "柳柳英侠";
6. var configName = "configName";
7. _member = null;
8. _configInfo = null;
9. _accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName);
10. }
11. [TestMethod]
12. public void UserNameExistsCheck_用户不存在_用户在用户数据库中不存在_and_注册不需要激活()
13. {
14. var userName = "柳柳英侠";
15. var configName = "configName";
16. _member = null;
17. _configInfo.RegisterConfig.NeedActive = false;
18. Assert.IsFalse(_accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName));
19. }
20. [TestMethod]
21. public void UserNameExistsCheck_用户不存在_用户在用户数据库中不存在_and_注册需要激活_and_用户名在未激活用户数据库中不存在()
22. {
23. var userName = "柳柳英侠";
24. var configName = "configName";
25. _member = null;
26. _configInfo.RegisterConfig.NeedActive = true;
27. _memberInactive = null;
28. Assert.IsFalse(_accountService.UserNameExistsCheck(userName, configName));
29. }
编写代码让测试通过
1. public bool UserNameExistsCheck(string userName, string configName)
2. {
3. if (string.IsNullOrEmpty(userName))
4. {
5. throw new ArgumentNullException("userName");
6. }
7. if (string.IsNullOrEmpty(configName))
8. {
9. throw new ArgumentNullException("configName");
10. }
11. var member = MemberDao.GetByName(userName);
12. if (member != null)
13. {
14. return true;
15. }
16. var configInfo = ConfigInfoDao.GetByName(configName);
17. if (configInfo == null)
18. {
19. throw new NullReferenceException("系统配置信息为空。");
20. }
21. if (!configInfo.RegisterConfig.NeedActive)
22. {
23. return false;
24. }
25. var memberInactive = MemberInactiveDao.GetByName(userName);
26. if (memberInactive != null)
27. {
28. return true;
29. }
30. return false;
31. }

五、总结

　　看起来文章写得挺长了，其实内容并没有多少，篇幅都被代码拉开了。我们来总结一下使用Fakes框架进行TDD开发的步骤：

建立底层接口
创建测试接口的Fakes程序集
创建环境完全初始化的测试类（这点比较麻烦，可以配合T4模板进行生成）
分析需求写测试用例
编写代码让测试用例通过
重构代码，并保证重构的代码仍然能让测试用例通过

　　另外有几点经验之谈：

测试用例的方法名完全可以包含中文，清晰明了
由于测试类的环境已完全初始化，可以根据需求把所有的测试用例一次写出来，不确定的可以留为空方法，也不会影响测试通过
当你习惯了TDD之后，你会离不开它的└(^o^)┘

本篇只对底层的接口进行了模拟，在下篇将对测试类中的私有方法，静态方法等进行模拟，敬请期待^_^o~ 努力！

六、源码下载

LiuliuTDDFakesDemo01.rar

七、参考资料

1.Microsoft Fakes 中的代码生成、编译和命名约定：
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh708916
2.使用存根隔离对单元测试方法中虚拟函数的调用
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh549174
3.使用填充码隔离对单元测试方法中非虚拟函数的调用
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hh549176