Appium做Android功能自动化测试

前言

做Android端功能自动化已有2年多的时间了，使用过的功能自动化框架有Robotium、Uiautomator、Appium。最近研究自动化case复用的方案，调研了Appium的自动化框架，并将其应用到银行一账通的标版中，本文详细介绍基于Appium的Android功能自动化实战经验。主要包括以下几方面内容：

Appium框架原理介绍
Appium框架常用API介绍
基于Appium框架的自动化开发环境搭建
自动化case开发及分层结构设计
自动化测试用例书写规范及注意事项
功能自动化接入持续集成方案

Android常用功能自动化框架比较

下表给出Robotium、Uiautomator、Appium三种框架的比较。
了解各个自动化框架的特性，结合产品自身特点，选取一个合适的框架尤为重要。

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Appium框架原理介绍

Appium 是一个开源、跨平台的自动化测试工具，用于测试原生和轻量移动应用，支持iOS, Android 和 FirefoxOS 平台。Appium 驱动苹果的 UIAutomation 库和 Android 的 UiAutomator 框架，使用 Selenium 的 WebDriver JSON 协议。下图是Appium在Android端的原理架构图

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从图中可以看出，Appium Client是对webdriver原生api的一些扩展和封装，它配合原生的webdriver来使用，二者缺一不可。Appium Server有两个主要功能：首先它作为一个http服务器端，接收从Appium Client发送过来的命令（可以认为是case中的具体操作）。其次，它作为bootstrap客户端，在接收Client的命令后，通过socket方式，把这些命令发给目标android机器的bootstrap来驱动Uiautomator执行自动化操作。关于Appium的工作原理，网上资料很多，不再详细介绍，可参考如下链接
http://www.2cto.com/kf/201410/347851.html
http://www.blogjava.net/qileilove/archive/2014/12/23/421659.html

Appium框架常用API介绍

Appium的API包含在Appium Client中，下表给出不同语言平台对应的Client下载地址

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下表给出Java平台的常用API，其他API可自行百度或查看Client源码

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Appium元素定位和操作的api是分开的，这点与robotium框架不同，与Google新推出的iOS端功能自动化框架EarlGrey是类似的。关于元素定位的api需要注意：当成功定位到元素时，返回WebElement对象，但是若不能定位到元素，此api直接报错，而不是返回NULL。这对“判断某个控件是否存在”这样的常用操作经常容易出错，比如用如下代码判断登录按钮是否存在。

public boolean isLoginButtonShow(){

  WebElement wl = DriverManager.getInstance().findElementById(packagename

                    +  ":id/login_input_account");

  return wl.isDisplayed();

 }

当登录按钮存在时，返回true，但若登录按钮不存在时，以上代码并不会返回false，而是在第2行直接崩溃。可通过try catch捕获异常，修改如下：

public boolean isLoginButtonShow(){

    try{

    WebElement wl = DriverManager.getInstance().findElementById(packagename

                +  ":id/login_input_account");

         return wl.isDisplayed();

  }catch (Exception e){

  return false;

   }

  }

基于Appium框架的自动化开发环境搭建

万事开头难，自动化开发环境的搭建会比较麻烦。以下详细讲解如何在mac os操作系统下，搭建基于Appium的自动化开发环境。
1、Android开发环境搭建（JDK/SDK/AndroidStudio）请自行百度,所需安装包可在如下网页中下载：
http://tools.android-studio.org
Appium for mac安装可参考以下连接：
http://www.cnblogs.com/oscarxie/p/3894559.html
其中appium 的安装，建议使用dmg安装，点击下载安装包。“npm install -g appium”命令行安装亲测一直报错，翻墙了也报错。
2、AndroidStudio中新建android工程AppDemo。
3、创建java module（appium）：new—>new module—>java library，此java工程用来开发自动化case。
4、安装Appium Client：创建java module (selenium），libs目录中导入相关selenium包，点击下载selenium压缩包
5、appium module添加selenium依赖：file—>project structure—>modelues选中appium—>dependencies添加selenium module。
6、appium module中，新建java class，开始开发自动化case。至此AppDemo工程目录结构如下所示：

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7、启动appium server（命令行或者图形界面启动），注意，启动时Android Settings中请勾选No Reset选项，可防止每次执行case时，都重新安装app，如下所示。

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8、case执行，可通过IDE和脚本两种方式执行case
IDE方式：case名右击—>run
脚本方式：auto_run.sh，见下方

#!/bin/bash

#auto_run.sh

source ~/.bash_profile

cd ./AppDemo

gradle clean

gradle build

export CLASSPATH=$APPIUM_HOME/java-client-3.3.0.jar:$APPIUM_HOME/selenium-java-2.48.2-srcs.jar:$APPIUM_HOME/selenium-java-2.48.2.jar:$APPIUM_HOME/junit-4.12.jar:$APPIUM_HOME/hamcrest-core-1.3.jar:$APPIUM_HOME/libs/*

cd ./appium

java -classpath $CLASSPATH:./build/libs/appium.jar  org.junit.runner.JUnitCore   com.incito.appiumdemo.cases.PersonalCente

其中CLASSPATH需要设置为Appium Client所在路径，
com.incito.appiumdemo.cases.PersonalCenter为case所在类，脚本的执行方式有利于自动化接入持续集成和平台化。
至此基于Appium的自动化开发环境搭建完成，下一节介绍如何开发自动化case及case的分层结构设计。

基于Appium的自动化case开发及case分层结构设计

首先为每条case创建一个公共的基类AppiumTestBase，内含setup和teardown两个方法，以后每条case继承该基类即可。代码如下：

public class AppiumTestBase {

  public WebDriverWait webwait;

private AndroidDriver driver;

@Before

public void setUp() throws Exception {

File classpathRoot = new File(System.getProperty("user.dir"));

File appDir = new File(classpathRoot, "apps");

File app = new File(appDir, Config.CURRENT_BANK);

DesiredCapabilities capabilities = new DesiredCapabilities();        capabilities.setCapability("deviceName",Config.DEVICE_NAME);        capabilities.setCapability(CapabilityType.BROWSER_NAME, "");        capabilities.setCapability(CapabilityType.VERSION, "5.0.1");        capabilities.setCapability("platformName", "android");

capabilities.setCapability("app", app.getAbsolutePath());

capabilities.setCapability("udid", Config.DEVICE_NAME);//adb devices获得的值

driver = new AndroidDriver(new URL("http://127.0.0.1:"+Config.APPIUM_PORT+"/wd/hub"), capabilities);

webwait = new WebDriverWait(driver,10);

DriverManager.init(driver);

DriverManager.initWebWait(webwait);

driver.manage().timeouts().implicitlyWait(10, TimeUnit.SECONDS);

}

@After

public void tearDown() throws Exception {

driver.quit();

}

setup操作包含导入待测应用apk包，设置与Appium Server连接所需参数，并初始化AndroidDriver对象。以标版登录case为例，其需要继承AppiumTestBase，代码如下：

package com.incito.appiumdemo;

import org.junit.After;

import org.junit.Before;

import org.openqa.selenium.remote.CapabilityType;

import org.openqa.selenium.remote.DesiredCapabilities;

import org.openqa.selenium.support.ui.WebDriverWait;

import java.io.File;

import java.net.URL;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

import io.appium.java_client.android.AndroidDriver;

public class AccountLogin extends AppiumTestBase{

/**

* case 编号 AccountLogin_001

* ****@throws ****Exception

*/

@Test

public void testAccountLogin() throws Exception {

Account.*getInstance*().gotoLoginPage();

Account.*getInstance*().doLogin();

}

/**

* case 编号 AccountLogin_002

* ****@throws ****Exception

*/

@Test

public void testLoginout() throws Exception {

Account.*getInstance*().gotoGestureLoginPage();

Account.*getInstance*().doGestureLogin(Config.*CURRENT_USERNAME*);

Personal.*getInstance*().doLogout();

}

testAccountLogin Case中，执行了两步操作：进入登录页面；执行登录操作。这两步操作都封装在Account类里面。由此引入自动化case的分层设计框架，如下图：

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自动化开发过程中，经常遇到的一个问题是，随着产品的不断更新迭代，APP的UI会不断发生变化，自动化如何去应对这样的变化，如何降低其维护代价。case分层设计主要是基于自动化可维护性的考虑，可维护性是功能自动化最重要的评价指标之一，其直接决定了自动化是否能开展下去。试想case数量达到一定程度时，若没有采用封装、分层的设计思路，极有可能出现“牵一发而动全身”的问题。下图是标版自动化case的分层目录图。

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下面以登录case为例，详细了解其分层调用关系。登录case在cases层的AccountLogin类中，其代码上面已经展示，回到testAccountLogin Case的操作，第二步操作为Account.getInstance().doLogin();即在登录页面执行登录操作，其封装在business层的Account类中，代码片段如下：

public void doLogin(){

LoginUiAction.*getInstance*().enterUsername(Config.*CURRENT_USERNAME*);    LoginUiAction.*getInstance*().enterPassword(Config.*CURRENT_PASSWORD*);    LoginUiAction.*getInstance*().clickLogin();

HomeUiAction.*getInstance*().clickOnCancelGesture();

Assert.*assertTrue*(LoginUiAction.*getInstance*().isLogin());

}

doLogin()方法中执行了“输入用户名；输入密码；点击登录按钮；判断登录是否成功”操作，显然这几步操作都在UI层LoginUiAction类中。我们再查LoginUiAction.getInstance().
enterUsername()方法中做了什么，代码片段如下：

//输入用户名

public void enterUsername(String username){

WebElement wl = DriverManager.*getInstance*().findElementById(packagename +

      ":id/login_input_account");

 wl.clear();

 wl.sendKeys(username);

}

enterUsername()方法中，先根据id定位用户名输入框，然后清空输入框，再输入用户名，这些操作都是Appium Client中提供的API。至此演示了登录case的分层调用过程：cases—>business—>ui—>api。按照分层结构，只要业务逻辑不变，case维护任务主要放在ui层，上层无需改动，如此可极大减少case的维护代价。
在doLogin()方法中有一个“判断登录是否成功”的操作，断言操作是自动化测试用例中必不可少的一部分，下面就开始介绍自动化测试用例的书写规范。

自动化测试用例书写规范及注意事项

一条case一般需要包括如下几个要素：

数据准备
具体操作
验证点
清楚操作结果

数据准备指提前准备测试账号，假数据等；具体操作得按照业务测试同学提供的文本case来转化；验证点指自动化操作后，UI前后的变化点，比如登录后，首页会出现用户名、总资产、财富分等控件，这些都是验证点；清楚操作结果主要是基于case独立性的考虑，尽可能做到每条case是独立的，这样某条case fail了，也不会对其他case造成影响，当然这样会增加case的粒度，case稳定性会受影响，两者之间可自行平衡。
下面介绍case开发的注意事项：

元素定位
- ID(首选)
- 文本
- 控件类型
- 坐标
UI操作需要合理的sleep
case独立性
封装常用操作
注释及case前写明操作步骤

元素定位有ID/文本/控件类型/坐标四种方式，推荐使用ID,因为只要某个控件还存在，其ID变化的可能性很小，若其位置发生了变动，case都无需维护。
下面给出查找元素ID的几种方法：uiautomatorviewer/hierarchyviewer/源码。uiautomatorviewer和hierarchyviewer工具在Android SDK中，配置好环境变量后，直接在命令行输入命令即可打开图形化工具，hierarchyviewer需要手机root，推荐使用uiautomatorviewer。如果有待测应用的源码，也可以通过源码来找ID，当然这种方式比较痛苦，但对熟悉业务及个人成长是有好处的，我最开始就是通过源码来找ID的。
对于一些奇葩的情况，元素ID/文本/控件类型都无法定位时，使用坐标定位绝对好使，但不到万不得已，尽量不用，因为用坐标定位就失去了兼容性，换个手机，case可能会执行失败。
UI操作需要合理的sleep，经常由于网络原因，UI加载需要一定时间，自动化操作过程中需要合理的sleep，sleep时间短了，case会失败，长了又浪费时间。Appium框架中引入了隐式sleep方案，在初始化代码中添加driver.manage().timeouts().implicitlyWait(10, TimeUnit.SECONDS);即可，表示每步操作最多等待10s。
case独立性前面已介绍，封装及注释容易理解，不做过多解释。

功能自动化接入持续集成方案

功能自动化一般用于项目集中测试、回归测试、dailybuild等，我们不可能通过IDE手动来运行case，一般可借助于jenkins或平台化的方式来批量执行case。下面介绍如何将功能自动化接入jenkins。

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接入jenkins主要用到了其定时和轮询的功能，我们只要准备好构建jar(build.sh)和执行case(execCase.sh)的脚本，放入jenkins的Excute shell模块，然后配置定时或轮询的时间即可。build.sh和execCase.sh可参照第四部分介绍的auto_run.sh。具体执行过程如上图所示：jenkins触发自动化job；拉取构建站最新apk，拷贝至appium module的apps目录下；构建测试工程，生成appium.jar(build.sh)；批量执行case(execCase.sh)，最后jenkins会输出自动化的执行结果，但是输出结果可视化程度不好，可自行开发生成报告脚本。至此详细介绍了基于Appium的功能自动化开发全过程。