Golang单元测试

1. 前言

原文: How To Write Unit Tests in Go

Author: Tobi Balogun

译者：philoenglish.com团队; 更多资讯可访问philoenglish.com

单元测试是一种软件测试方法, 用于测试代码的最小可测试单元, 通常是函数或方法. 它的目的是确保每个单元都能够按照预期工作, 并且在修改代码时不会破坏现有的功能,它们是Go编程语言的关键部分。
在本教程中，您将创建一个小程序，然后使用Go的测试包和Go test命令对代码运行一系列测试。完成教程后，您将拥有一个可工作的单元测试套件，其中包括一个基于表表格的单元测试、一个覆盖率测试、一项基准测试和一个文档化的示例。

2. 先决条件

要完成本教程，您需要以下内容：
熟悉Golang编程语言。访问我们的教程系列/电子书《如何在Go中编码》，了解该语言的大致介绍。
Go 1.11或更高版本安装在您的本地机器上。您可以按照以下说明在Linux、
macOS
和Windows上安装Go。在macOS上，您也可以使用Homebrew软件包管理器安装Go。

注意：本教程使用Go module，这是Go 1.11版本中引入的包管理系统。Go module旨在取代GOPATH，并从Go 1.13版本开始成为默认选项。要想更全面地了解Go模块和GOPATH之间的差异，请考虑阅读Go核心团队的这篇官方博客文章。
本教程使用Go 1.14版本进行了测试

3. 创建单元测试的示例程序

在这一步中，您将构建一个将两个整数相加的小程序。在接下来的步骤中，您将使用go test来测试程序。

首先，创建一个名为math的新目录：

切换到新目录中：

mkdir ./math

这将是程序的根目录，我们将从这里运行所有剩余的命令。

cd ./math

现在，使用您喜欢的文本编辑器，创建一个名为math.go的新文件并添加如下代码：
math.go

package math

// Add is our function that sums two integers
func Add(x, y int) (res int) {
    return x + y
}

// Subtract subtracts two integers
func Subtract(x, y int) (res int) {
    return x - y
}

在这里，我们创建了两个名为Add和Subtract的函数。每个函数接受两个整数，并返回它们的和（func Add）或差（func Subtract）。

在这一步中，我们用Go编写了一些代码。在接下来的步骤中，我们将编写一些单元测试，以确保代码正常工作。

4. 创建单元测试

在这一步中，我们将用Go编写第一个单元测试。在Go中编写测试需要一个测试文件，该测试文件必须始终以_test.Go结尾。按照惯例，Go测试文件总是位于测试代码所在的同一文件夹或包中。当您运行go build命令时，这些文件不会被编译，所以您不必担心它们最终会被发布到生产环境。
与Go中的所有内容一样，Go语言对测试有自己的看法。Go语言提供了一个小而完整的Testing包，开发人员可以将其与Go test命令一起使用。Testing包提供了一些有用的约定，例如覆盖率测试和基准测试，现在我们将对此进行探索.

创建测试类math_test.go如下：
./math/math_test.go

package math

import "testing"

func TestAdd(t *testing.T){

    got := Add(4, 6)
    want := 10

    if got != want {
        t.Errorf("got %q, wanted %q", got, want)
    }
}

Go中的测试函数包含以下签名：func TestXxxx（t*testing.t）。这意味着所有测试函数都必须以单词test开头，后跟一个后缀，后缀的第一个单词是大写的。Go中的测试函数只接收一个类型为testing.T的指针的参数。这种类型包含很多有用的方法，例如输出结果、将错误打印到屏幕和发出故障信号等等。
示例中的TestAdd用于测试add方法, 其中Test必须大写, 该方法有且仅有一个类型为*testing.T的参数, 这是go的测试规范所约定的
相应的我们需要引入testing包

在这一步中，您用Go编写了第一个测试。在下一步中，您将开始使用go测试来测试您的代码。

5. 使用go test运行测试

在这一步中，我们将测试代码。go test是一个功能强大的子命令，可以帮助我们自动化测试。go test接受不同的标志，这些标志可以配置您希望运行的测试、测试返回的详细程度等等。

从项目的根目录中，运行第一个测试：

go test

运行测试命令后我们会看到如下输出

Output
PASS
ok      ./math 0.988s

go test子命令只查找后缀为_test.go的文件。找到测试文件扫描这些文件中的特殊函数，包括func TestXxx和我们将在后面的步骤中介绍的其他几个函数。go test然后生成一个临时的main package，该包以正确的方式调用这些函数，构建并运行它们，报告结果，最后清理所有内容。

对于我们的小程序来说，我们的go测试可能已经足够了，但有时我们会希望看到更多信息例如哪个测试方法被执行, 用了多长时间之类的。此时添加-v选项获得更多信息。使用-v选项运行测试：

go test -v

运行测试命令后被测试的方法, 耗时多少等等信息

Output
=== RUN   TestAdd
--- PASS: TestAdd (0.00s)
PASS
ok      ./math 1.410s

在这一步中，我们使用go test子命令运行了一个基本的单元测试。在下一步中，我们将编写一个更复杂的、表格驱动的单元测试。

6. Table-driven的单元测试

Table-driven测试类似于基本单元测试，只是它维护一个包含不同值和结果的表。测试套件对这些值进行遍历，并将它们提交给测试代码。使用这种方法，我们可以测试输入的多种组合及其各自的输出。
现在，我们将用一个数组来定义测试用例，其字段包括Add函数所需的两个参数（两个整数）和预期结果（它们的和）。

重写./math/math_test.go

package math

import "testing"

// arg1 means argument 1 and arg2 means argument 2, and the expected stands for the 'result we expect'
type addTest struct {
    arg1, arg2, expected int
}

var addTests = []addTest{
    addTest{2, 3, 5},
    addTest{4, 8, 12},
    addTest{6, 9, 15},
    addTest{3, 10, 13},
    
}


func TestAdd(t *testing.T){

    for _, test := range addTests{
        if output := Add(test.arg1, test.arg2); output != test.expected {
            t.Errorf("Output %q not equal to expected %q", output, test.expected)
        }
    }
}

在这里，我们定义了一个数组，填充了一个包含Add函数的参数和预期结果表格，然后编写了一个新的TestAdd函数。在这个新函数中，您对表进行遍历，运行参数，将输出与每个预期结果进行比较，然后在出现任何错误时返回这些错误。
现在使用-v标志运行测试：

go test -v

输出结果如下

Output
=== RUN   TestAdd
--- PASS: TestAdd (0.00s)
PASS
ok      ./math 1.712s

在这一步中，我们编写了一个表格驱动的单元测试。在下一步中，您将编写输出一份单元测试覆盖率的report。

7. 测试覆盖率

在这一步中，我们将在Go test中输出覆盖率。在编写测试时，了解测试覆盖了多少实际代码通常很重要。这通常被称为测试覆盖率。这也是为什么我们没有为Subtract函数编写测试的原因，这样我们就可以查看不完整的覆盖率测试。
运行以下命令来来看空当前单元测试的覆盖率：

go test -coverprofile=coverage.out

从输出结果我们可以看到测试覆盖率是50%

Output
PASS
coverage: 50.0% of statements
ok      ./math 2.073s

Go将此覆盖率数据保存在文件coverage.out中。现在您可以在web浏览器中显示结果。
运行以下命令：

go tool cover -html=coverage.out

在这一步中，您测试了表驱动单元测试的覆盖率。在下一步中，您将对您的功能进行基准测试。

8. Go基准测试

在这一步中，我们将在Go中编写一个基准测试。基准测试用于衡量功能或程序的性能。方便我们比较和了解修改对性能的影响。使用这些信息，我们可以揭示Go源代码中值得优化的部分。
在Go中，采用func BenchmarkXxx（*testing.B）形式的函数被视为基准测试。go test将在您提供-beach选项时时执行这些基准测试。基准测试是按顺序运行的。

让我们在单元测试中添加一个基准测试。

修改./math/math_test.go添加一个为BenchmarkAdd的基准测试

func BenchmarkAdd(b *testing.B){
    for i :=0; i < b.N ; i++{
        Add(4, 6)
    }
}

基准测试函数将会运行目标代码b.N次，其中N是一个可以调整的整数。在基准测试执行期间，调整b.N，直到基准测试函数持续足够长的时间以可靠地计时。–bench标志以正则表达式的形式接受其参数。

现在，让我们再次使用go test来运行我们的基准测试：

go test -bench=.

这个.将匹配文件中的每个基准函数。

您还可以显式地指定要运行哪个基准函数, 也可以用正则表达式指定一批基准测试函数：

go test -bench=Add

运行以上任一命令，您将看到如下输出：

Output
goos: windows
goarch: amd64
pkg: math
BenchmarkAdd-4          1000000000               1.07 ns/op
PASS
ok      ./math 2.074s

这个输出的告诉我们Add方法被执行了1000000000, 每次平均耗时1.07 ns(纳秒)

现在，您已经为正在增长的单元测试添加了一个基准测试。在下一步也是最后一步中，您将在文档中添加示例，go test也将对这些示例进行评估。

9. 为代码写示例

在此步骤中，我们将为Go代码创建文档示例，然后测试这些示例。Go非常专注于正确的文档，示例代码为文档和测试增加了另一个维度。示例基于现有方法和函数。您的示例应向用户展示如何使用特定代码。示例函数是 go test 子命令专门处理的第三种类型的测试函数。

这次我们需要把fmt包添加到import列表中，并在文件末尾添加示例函数ExampleAdd：

package math

import (
    "fmt"
    "testing"
)

// arg1 means argument 1 and arg2 means argument 2, and the expected stands for the 'result we expect'
type addTest struct {
    arg1, arg2, expected int
}

var addTests = []addTest{
    addTest{2, 3, 5},
    addTest{4, 8, 12},
    addTest{6, 9, 15},
    addTest{3, 10, 13},
}

func TestAdd(t *testing.T) {

    for _, test := range addTests {
        if output := Add(test.arg1, test.arg2); output != test.expected {
            t.Errorf("Output %q not equal to expected %q", output, test.expected)
        }
    }
}

func BenchmarkAdd(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        Add(4, 6)
    }
}


func ExampleAdd() {
    fmt.Println(Add(4, 6))
    // Output: 10
}

现在ExampleAdd不仅是一个测试, 也是一份关于Add方法的文档. 而且任何时候Add方法的行为发生改变, 示例代码也会被相应的修改.
这样的好处就是任何时候, 文档都会随着代码行为的改变而更新, 如果不及时更新测试就不会通过, 这也是golang对测试的独特理解.

现在重新运行单元测试：

go test -v

我们将会看到如下输出

Output
=== RUN   TestAdd
--- PASS: TestAdd (0.00s)
=== RUN   ExampleAdd
--- PASS: ExampleAdd (0.00s)
PASS
ok      ./math   0.442s

您的示例现在也经过了测试。此功能改进了您的文档，也使您的单元测试更加健壮。

10. 总结

在本教程中，我们创建了一个小程序，然后编写了一个基本的单元测试来检查其功能。然后，您将单元测试重写为基于表的单元测试，然后添加覆盖率测试、基准测试和文档示例。
作为一名程序员，花时间编写足够的单元测试对你来说很有用，因为它可以提高你对所编写的代码或程序将继续按预期工作的信心。Go中的测试包为您提供了相当多的单元测试功能。要了解更多信息，请参阅Go的官方文档。
如果你想了解更多关于围棋编程的知识，请访问我们的教程系列/免费电子书《How To Code in Go》。

11. 参考文档

How To Write Unit Tests in Go