单元测试与Nunit的基本使用

一、单元测试是什么

单元测试（unit testing），是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。对于单元测试中单元的含义，一般来说，要根据实际情况去判定其具体含义，如C语言中单元指一个函数，C#里单元指一个类，图形化的软件中可以指一个窗口或一个菜单等。总的来说，单元就是人为规定的最小的被测功能模块。单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。

单元测试（模块测试）是开发者编写的一小段代码，用于检验被测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。

二、为什么需要单元测试

在我们现在的编程思维中一直都是编码=>编译=>调试，一直循环，直到要处理的功能完成，每一个功能完成都是如此，且有的功能是严重依赖于上一个功能。在如此处理中存在几个问题。

1. 编译通过后，运行程序出现的bug难以定位。
2. 修改一个bug，容易引进其他bug。
3. Bug越到后期发现，越难以修改。
4. 后期系统的复杂性，导致代码难以修改和重构，使得系统难以维护。
5. 开发人员常认为编译功过，进行了几次手工测试就等于测试通过（认为详细的测试是测试人员的工作，非开发人员的工作）。
6. 在完全依赖外部系统的情况下，难以进行有效的测试。
7. 手工测试效率低下，针对性不强，测试不能重用。

有了单元测试在开发过程中起到的作用。

1. 大大节约了测试和修改的时间，有效且便于测试各种情况。
2. 能快速定位bug（每一个测试用例都是具有针对性）。
3. 能使开发人员重新审视需求和功能的设计（难以单元测试的代码，就需要重新设计）。
4. 强迫开发者以调用者而不是实现者的角度来设计代码，利于代码之间的解耦。
5. 自动化的单元测试能保证回归测试的有效执行。
6. 使代码可以放心修改和重构。
7. 测试用例，可作为开发文档使用（测试即文档）。
8. 测试用例永久保存，支持随时测试。

既然单元测试有这些好处，为什么我们不去用呢。可以归纳为以下几个理由。

1. 对单元测试存在的误解，如：单元测试属于测试工作，应该由测试人员来完成，所以单元测试不属于开发人员的职责范围。答：虽然单元测试虽然叫做"测试"，但实际属于开发范畴，应该由开发人员来做，而开发人员也能从中受益。
2. 没有真正意识到单元测试的收益，认为写单元测试太费时，不值得。

   答：在开发时越早发现bug，就能节省更多的时间，降低更多的风险。单元测试先期要编写测试用例，是需要多耗费些时间，但是后面的调试、自测，都可以通过单元测试处理，不用手工一遍又一遍处理。实际上总时间被减少了。

3. 项目经理或技术主管没有要求写单元测试，所以不用写。

   答：写单元测试应该成为开发人员的一种本能，开发本身就应该包含单元测试。

4. 不知道有单元测试这回事，不知道如何用。经过这篇文档的说明，就基本知道如何处理单元测试。

结论：

只进行手工测试，只是临时性的单元测试，代码测试覆盖率要超过70%都很困难，未覆盖的代码可能遗留大量的细小的错误，这些错误还会互相影响，当bug暴露出来的时候难于调试，大幅度提高后期测试和维护成本。可以说，进行充分的单元测试，是提高软件质量，降低开发成本的必由之路。

要进行充分的单元测试，应专门编写测试代码，并与产品代码隔离。比较简单的办法是为产品工程建立对应的测试工程，为每个类建立对应的测试类，为每个函数（很简单的除外）建立测试函数。

单元测试是由程序员自己来完成，最终受益的也是程序员自己。可以这么说，程序员有责任编写功能代码，同时也就有责任为自己的代码编写单元测试。执行单元测试，就是为了证明这段代码的行为和我们期望的一致。

对于程序员来说，如果养成了对自己写的代码进行单元测试的习惯，不但可以写出高质量的代码，而且还能提高编程水平。

三、单元测试工具。

在.Net平台有三种单元测试工具，分别为MS Test、NUnit、Xunit.Net。

1.MS Test为微软产品，集成在Visual Studio 2008+工具中。

2.NUnit为.Net开源测试框架（采用C#开发），广泛用于.Net平台的单元测试和回归测试中,官方网址(www.nunit.org)。

3.XUnit.Net为NUnit的改进版。

（以下主要讲解NUnit的使用，会了NUnit其他2个测试工具也能快速熟悉）。

任何xUnit工具都使用断言进行条件的判断，NUnit自然也不例外，与其它的xUnit（如JUnit、phpUnit、pythonUnit）相比，由于大量使用了Generic、Attribute等语言特征，NUnit提供了更为方面、灵活的测试方法，下面先介绍一下断言。

NUnit一共有五个断言类，分别是Assert、StringAssert、FileAssert、DirectoryAssert、CollectionAssert，它们都在NUnit.Framework命名空间，其中Assert是常用的，而另外四个断言类，顾名思义，分别对应于字符串的断言、文件的断言、目录的断言、集合的断言。理论上，仅Assert类就可以完成所有条件的判断，然而，如果合理的运用后面的四个断言，将使代码更加简洁、美观，也更加便于理解和维护。

四、NUnit的使用。

本处演示所使用的NUnit版本为2.6.4，若要使用最新版可以去官网下载。

首先创建一个类库项目（也可以是其他项目），然后创建一个Test+类库名称的项目（也可以是项目名称+Test），用于代表是测试工程。如下图：

Demonstration项目中含有一个计算功能类，对应的测试项目含有一个测试计算类，一个计算功能类中方法可能需要多个测试用例来完成检测。如下展示出了2个类的代码：

    /// <summary>
    /// 用于演示的一个简单计算功能
    /// </summary>
    public class Calculate
    {
        /// <summary>
        /// 加法
        /// </summary>
        public int Add(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }
        /// <summary>
        /// 减法
        /// </summary>
        public int Subtract(int a, int b)
        {
            return a - b;
        }
        /// <summary>
        /// 乘法
        /// </summary>
        public int Multiply(short a, short b)
        {
            return a * b;
        }
        /// <summary>
        /// 除法
        /// </summary>
        public int Quotient(int a, int b)
        {
            return a / b;
        }
        /// <summary>
        /// 开平方根
        /// </summary>
        public double SquareRoot(int num)
        {
            return Math.Sqrt(num);
        }
        /// <summary>
        /// 四舍五入，取整
        /// </summary>
        public int Round_Off(double num)
        {
            return (int)Math.Round(num);
        }
        /// <summary>
        /// 向上取整
        /// </summary>
        public int UpwardTrunc(double num)
        {
            return (int)Math.Ceiling(num);
        }
        /// <summary>
        /// 平方
        /// </summary>
        public int Square(short num)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }
    [TestFixture(Description = "测试示例")]
    public class TestCalculate
    {
        private Calculate calculate;
        private StreamReader reader;
        private string[] sourceData = new string[] { @"..\..\..\Resource\score_1.csv" };
        private short a, b;
        [TestFixtureSetUp]
        public void Initialize()
        {
            Console.WriteLine("初始化信息");
            calculate = new Calculate();
        }
        [TestFixtureTearDown]
        public void Dispose()
        {
            Console.WriteLine("释放资源");
            if (reader != null)
            {
                reader.Close();
            }
        }
        [SetUp]
        public void SetUp()
        {
            a = ;
            b = ;
        }
        [TearDown]
        public void TearDown()
        {
            Console.WriteLine("我是清理者");
        }
        [Test(Description = "加法")]
        [Category("优先级 1")]
        public void TestAdd()
        {
            Assert.AreEqual(, calculate.Add(a, b));
        }
        [Category("优先级 1")]
        [TestCase(, ), TestCase(, )]
        public void TestSubtract(int a, int b)
        {
            Assert.AreEqual(a - b, calculate.Subtract(a, b));
        }
        [Category("优先级 2")]
        [TestCase(, , Result = ), TestCase(, , Result = )]
        public int TestMultiply(short a, short b)
        {
            return calculate.Multiply(a, b);
        }
        [Test]
        [Category("优先级 2")]
        [ExpectedException(typeof(DivideByZeroException))]
        public void TestQuotient()
        {
            calculate.Quotient(a, );
        }
        [Test]
        [Category("优先级 3")]
        public void TestSquareRoot()
        {
            Assert.Less(, calculate.SquareRoot(a));
        }
        [Test]
        [Category("优先级 3")]
        [Sequential]
        public void TestRound_Off([Values(3.4, 4.5, 4.6, 5.5)] double num, [Values(, , , )] int result)
        {
            Assert.AreEqual(result, calculate.Round_Off(num));
        }
        [Test]
        [Category("优先级 3")]
        public void TestUpwardTrunc([ValueSource("sourceData")] object fileName)
        {
            reader = new StreamReader((string)fileName);
            string content;
            while ((content = reader.ReadLine()) != null)
            {
                var nums = content.Split(',').Select(c => double.Parse(c)).ToArray();
                Array.ForEach(nums, (num) =>
                {
                    int result = calculate.UpwardTrunc(num);
                    Console.Write(result + "\n");
                });
            }
        }
        [Test]
        public void TestSquare()
        {
            Assert.Throws<NotImplementedException>(() => calculate.Square(b));
        }
        [Test, Explicit]
        [Ignore]
        public void TestFactorial()
        {
            Assert.Fail("未能实现阶乘功能");
        }
    }

在粗略看了代码后，下面就详细说明相应的测试标记（属性）的用法。

1. [TestFixture(arguments)]属性标记类为测试类，若没有填写参数，则测试类必须含有无参构造函数，否则需要相应的有参构造函数。也可以多个测试[TestFixture(1), TestFixture("a")]
2. [Test]属性标记方法为测试方法，中添加Description参数可以给我们测试的功能添加描述信息。
3. [TestCase(arguments)]属性标记有参数无返值方法为测试方法(泛型方法一样标记),想要多次测试可用逗号隔开([TestCase(1,2), TestCase(2,3)])。
4. [TestCase(arguments,Result = value)属性标记带参数与返回值的方法为测试方法，执行的时候把预期的返回值也告诉NUnit，如果返回值不对，测试同样无法通过。
5. [Suite]（测试套件,仅对属性与索引器标记有效）：可以将多个测试类组合到一起，同时执行多个测试。本版本的开发人员的一个信念就是减少这个的需要，可以使用[Category]来替代它。
6. [Explicit]属性标记测试方法需要在UI界面显式执行，如果不想对某个方法进行单元测试,只是在它被选中时才进行测试的话,可以调用该特性。
7. [Ignore]属性标记一个测试方法或一个测试类被忽略，如果测试类被忽略，其内中的测试方法也会被忽略。
8. [ExpectedException(Type)]属性标记测试方法在运行时抛出一个期望的异常，如果是则测试通过，否则不通过。
9. [Category("")]属性标记用于将测试分类(便于只测试需要的类别)，可在方法与类上进行标记，在NUnit-GUI界面的Categories选项卡中对要测试种类进行添加，Run时仅测试该类别的测试。
10. [TestFixtureSetUp]属性标记方法为类级别设置(初始化)方法，在整个测试类中执行一次初始化，所有的测试方法共享初始化数据。
11. [TestFixtureTearDown]属性标记方法为类级别拆卸方法，在整个测试类中执行一次拆卸.当测试类中的所有测试方法执行完成，就会执行拆卸方法，用于清除数据、释放资源。
12. [TearDown]属性标记方法为函数级别的拆卸方法,在执行完每个测试方法后，执行该拆卸方法。一个测试类可以仅有一个TearDown/Setup/TestFixtureSetUp/TestFixtureTearDown方法。如果有多个定义，测试类也会编译成功，但是测试时不会运行这些标记过的方法。
13. [SetUp]属性标记方法为函数级别的设置方法,在执行每个测试方法前，执行该设置方法。
14. 每执行一次Run，就是new一个新的实例在测试。
15. [Maxtime]/[Timeout]属性标记测试用例的最大执行时间，前者超时时不取消测试，而后者会强行中断，用法如：[Test, Maxtime(2000)],[Test, Timeout(2000)]。
16. [Repeat]属性标记测试方法重复执行多少次，如：[Test, Repeat(100)]。
17. [RequiresMTA]/[RequiresSTA]/[RequiresThread]属性标记测试用例必须的在多线程、单线程、独立的线程状态下运行。
18. [Values]属性标记测试用例的参数，以参数的形式传入一组值，NUnit会把这组值分解成相应数量的子测试。当测试用例的2个参数都使用[Values]进行标记，NUnit默认生成2组数量乘积的用例，需要使用[Sequential]标记测试用例才能按顺序生成一一对应的n(n=2组中最大数组长度)个子测试用例。
19. [ValueSource]属性标记测试用例的参数，指定参数的数据源来自哪里，在使用[ValueSource]指定数据源时，该数据源必须实现了IEnumerable接口，数据源可以是属性、无参方法、实例或静态成员。

更多属性标记与详细说明，可以查阅NUnit官网提供的说明文档。一个方法的测试可能要写很多个测试用例,这都是正常的，如果一个测试用例包含多个断言，那些紧跟失败断言的断言都不会执行，因为通常每个测试方法最好只有一个断言。

在运行单元测试时有3种方式分别为：

1. 把测试工程的属性=>调试=>启动外部程序，设置为NUnit运行程序。在启用调试时会启动NUnit界面程序，但NUnit界面没有测试用例的信息，需要自己添加在File=>Open Project->文件资源管理器，找你的测试工程类库或程序添加即可。点击Run运行，根据选中的节点运行该节点下所有的子测试用例（该测试可进行调试）。如下图：

以上的图片展示了运行错误界面和运行输出界面。在测试用例的节点中绿色'√'代表通过，黄色'√'代表忽略，红色'×'代表失败。

1. 直接启动NUnit界面程序，在File=>Open Project->文件资源管理器，添加测试工程类库或程序,点击相应的节点进行Run测试，NUnit会根据类库或程序生成更新，自动更新界面中测试用例节点,但运行的测试用例不能进行调试。效果图与①中的效果一样。
2. 在Visual Studio 2010+的IDE中以插件的方式集成NUnit测试工具，直接在测试工程中点击鼠标右键，运行测试即可。或者在VS菜单栏的测试中运行NUnit测试。集成与运行效果图在"第五节"中展示。

五、Nunit常用类和方法

1、Assert(断言)：如果断言失败，方法将没有返回，并且报告一个错误。

1）、测试二个参数是否相等

Assert.AreEqual;

Assert.AreEqual;

2）、测试二个参数是否引用同一个对象

Assert.AreSame;

Assert.AreNotSame;

3）、测试一个对象是否被一个数组或列表所包含

Assert.Contains;

4）、测试一个对象是否大于另一个对象

Assert.Greater;

5）、测试一个对象是否小于另一个对象

Assert.Less;

6）、类型断言：

Assert.IsInstanceOfType;

Assert.IsAssignableFrom；

7）、条件测试：

Assert.IsTrue;

Assert.IsFalse;

Assert.IsNull;

Assert.IsNotNull;

Assert.IsNaN;用来判断指定的值是否为数字。

Assert.IsEmpty;

Assert.IsNotEmpty;

Assert.IsEmpty;

Assert.IsNotEmpty;

8）、其他断言：

Assert.Fail;方法为你提供了创建一个失败测试的能力，这个失败是基于其他方法没有封装的测试。对于开发你自己的特定项目的断言，它也很有用。

Assert.Pass;强行让测试通过

2、字符串断言(StringAssert)：提供了许多检验字符串值的有用的方法

StringAssert.Contains;

StringAssert.StartsWith;

StringAssert.EndsWith;

StringAssert.AreEqualIgnoringCase;

3、CollectionAssert类

CollectionAssert.AllItemsAreInstancesOfType;集合中的各项是否是某某类型的实例

CollectionAssert.AllItemsAreNotNull:集合中的各项均不为空

CollectionAssert.AllItemsAreUnique;集合中的各项唯一

CollectionAssert.AreEqual;两个集合相等

CollectionAssert.AreEquivalent;两个集合相当

CollectionAssert.AreNotEqual;两个集合不相等

CollectionAssert.AreNotEquivalent;两个集合不相当

CollectionAssert.Contains;

CollectionAssert.DoesNotContain;集合中不包含某对象

CollectionAssert.IsSubsetOf:一个集合是另外一个集合的子集

CollectionAssert.IsNotSubsetOf:一个集合不是另外一个集合的子集

CollectionAssert.IsEmpty;集合为空

CollectionAssert.IsNotEmpty;集合不为空

CollectionAssert.IsOrdered;集合的各项已经排序

4、FileAssert

FileAssert.AreEqual;

FileAssert.AreNotEqual;

5、DirectoryAssert

DirectoryAssert.AreEqual;

DirectoryAssert.AreNotEqual;

DirectoryAssert.IsEmpty;

DirectoryAssert.IsNotEmpty;

DirectoryAssert.IsWithin;

DirectoryAssert.IsNotWithin;

六、NUnit集成到VS中的使用。

在使用NUnit-GUI处理运行测试用例，是不是感觉比较麻烦，还要使用外部的NUnit应用程序，有没有简单点的最好能够跟VS开发工具紧密结合的方式来进行NUnit单元测试呢？答案是肯定的，有2种方式。

1.我们在VS中选择工具菜单栏下的扩展和更新，选择联机并在搜索框中输入NUnit。出现如下图的信息，有2个版本的Nunit适配器，分别为NUnit 3.x（最新版为3.4.1）和NUnit 2.x（最新版为2.6.4）,都支持Visual Studio 2012+。若想在VS2010中集成，需要安装NUnit 2.6.4安装包(可在官网下载)与VS2010 NUnit整合插件(下载地址：

http://visualstudiogallery.msdn.microsoft.com/c8164c71-0836-4471-80ce-633383031099)，下载安装完毕就能在 VS2010 的视图=>其他窗口中看到 Visual Nunit(或使用快捷键Ctrl + F7），打开该视图，将之拖到合适的位置。

下载安装NUnit Test Adapter后关闭VS，重启一下就好了，我们打开类库项目中的TestCalculate类，在右键弹出的菜单中点击运行测试。运行结束后，会在左侧的测试资源管理器当中显示本次操作的结果。

2.通过ReSharper工具处理NUnit的单元测试，在VS2010+中安装了ReSharper开发插件，ReSharper内中自带支持NUnit与MS Test这2个单元测试工具，只要你的测试工程中引用了相应的单元测试类库（如nunit.Framework.dll）、以及含有测试用例。通过鼠标右键或快捷键(Ctrl + T,R)，就可以运行单元测试，也可以进行单元测试调试，ReSharper选项图与运行效果如下图。

七、后续

上面列出只能单元测试的基本使用，未能说明对Mock等其他功能的使用，也没有解释对难以单元测试的代码进行重新设计的说明，需要后期深入了解才能列出相应的文档说明。能够更好的使用单元测试才能更好的使用TDD（测试驱动开发）来开展项目，TDD测试驱动开发是测试先行（此测试是单元测试）、是极限编程的一个重要特点，它以不断的测试推动代码的开发，既简化了代码，同时也保证了软件指令，另一方面说编写的测试用例将成为重要文档（可以作为SDK提供给开发者，测试即文档）。

-----------------以上内容是根据博客园其他博客的说明与Nunit官方文档，以及自己测试使用，进行了整理说明。----------------------------