Java 单元测试
面向团队的单元测试规范对齐助手。统一"测什么、测多少、怎么设计、用什么默认",让团队不同人、不同对话产出的测试质量一致、可溯源、可审计。每条规则含「✗ 错误设计 → ✓ 正确设计 → 为什么」。
规范的两部分
A. 设计方法——等价类/边界值/决策表/状态迁移。保证设计不遗漏的结构化方法:多条件组合用决策表穷尽列、状态机用全矩阵覆盖合法与非法转移,而非凭印象凑组合。
B. 工程默认值与纪律——断言库默认、Mock 边界、"写多少"的停止标准、可溯源的检查点。消除不同人/不同对话给出不同默认的漂移。
两者缺一不可:设计方法保证"测得全",工程默认值保证"每次都一样且可审计"。
三条铁律
- 设计优先于编码:先确定"测哪些用例"(等价类/边界值/决策表/状态),再落成
@Test。禁止上来就写代码、想到哪测到哪——那是"覆盖率的幻觉",不是测试设计。 - 最小充分集:用等价类合并代表"无穷输入",用边界值钉住 off-by-one 高发区;穷尽测试不可能,目标是"用最少的用例覆盖最有代表性的输入"。一个方法的有效用例通常在 3~8 个之间,不是越多越好。
- 栈中立:测试框架跟随项目既有——JUnit 4 还是 5、Spring Boot 还是非 Spring,按项目现状走,不强加、不主动迁移。断言库默认见下方"断言库策略"。
断言库策略
默认用 JUnit 原生 Assertions(assertEquals/assertThrows/assertTrue 等)。仅当满足以下任一条件时,升级到 AssertJ:
- 同一对象需要 3 个及以上字段断言 —— JUnit 原生会散落多个
assertEquals,失败信息割裂、难定位;AssertJ 的extracting(...).containsExactly(...)集中描述、可读性明显提升。 - 集合内容断言(断言元素构成/顺序/提取字段)—— JUnit 原生按索引
get(i)脆弱(顺序变了就挂)且啰嗦;AssertJ 的containsExactlyInAnyOrder/extracting(...)不脆、自动描述差异。
其余场景(简单值、抛异常、1~2 个字段断言)一律 JUnit 原生,不切换。
- 升级标准可机械执行(数字段数/判断是否集合),不凭感觉——这是防漂移的关键。
spring-boot-starter-test传递了 AssertJ 依赖,但传递依赖存在 ≠ 必须使用。Spring 项目升级零成本;非 Spring 项目首次触发升级时按 C-CHECK 引入assertj-core。- 既有代码已用 AssertJ 的不主动改写(避免无谓 diff);新测试默认 JUnit 原生,触发阈值时该测试用 AssertJ,同文件内可混用。
第 0 步:探测被测对象(激活时先执行)
读被测方法/类,一次性判断(读不到则问用户,勿分多轮):
- 工具栈:是否 Spring Boot(决定
spring-boot-starter-test一行 vs 逐库坐标);JUnit 4 还是 5(决定@Before/@BeforeEach、Assert/Assertions写法)。 - 被测对象类型(决定用哪种设计方法,详见路由表):
- 纯计算/校验方法(输入→输出) → 等价类 + 边界值
- 多条件组合逻辑(if/else 或规则) → 决策表
- 有状态对象(订单/审批/支付状态机) → 状态迁移
- 有外部依赖(DB/RPC/时间) → 需 Mock,界定 Mock 边界
设计方法 → 场景路由
设计用例前,先读「详见」列文件:含该方法的完整设计步骤、用例计数规则与 antipattern,本文仅摘要。
| 被测对象特征 | 用什么方法 | 典型用例数 | 详见 |
|---|---|---|---|
| 任何方法(先读它) | 四维度 + ISTQB 原则 | — | references/01-test-design-foundations.md |
| 纯计算/校验(输入→输出) | 等价类划分 + 边界值 | 3~6 | references/02-equivalence-and-boundary.md |
| 多条件组合(促销/费率/权限) | 决策表(列数=用例数) | 决策表列数 | references/03-decision-table.md |
| 有状态对象(状态机) | 状态迁移 | 迁移数 + 非法迁移数 | references/04-state-transition.md |
| "写到什么程度算够" | 覆盖率反向校验 + 成本收益 + 停止信号 | 见 05 | references/05-coverage-and-quantity.md |
| 设计好的用例怎么落代码 | JUnit5/Mockito/Parameterized 映射 | — | references/06-tools-lean.md |
references/05是核心:回答"测到什么程度算够、哪些不值得测"。每次设计完用例后都应回看 05 的三个停止信号,而非只在"不知道写多少"时才查。
每个方法的四维度(必检清单)
任何被测方法,至少回答这四组"有没有测到"——缺一个维度就是设计漏洞:
| 维度 | 测什么 | 设计方法 |
|---|---|---|
| 正向 | 合法、正常输入的预期输出 | 等价类有效代表 |
| 反向 | 非法、异常输入的拒绝行为 | 等价类无效代表 → assertThrows |
| 边界 | 区间端点、空/null、极值 | 边界值分析(off-by-one 高发区) |
| 异常 | 抛出的业务异常/受检异常路径 | 异常等价类 |
happy path 只是"正向"的一环。只写 happy path 的测试等于没有设计。
S/A 规则表(设计层)
- S 级(设计缺陷级):导致"测试存在但测不出 bug"——新测试禁止;审查既有测试命中 → 立即指出补全。
- A 级(约定):约束新生成测试。
| 级别 | ✗ 错误设计 | ✓ 正确设计 | 为什么 |
|---|---|---|---|
| S | 只写 happy path,缺反向/边界/异常 | 四维度各至少一个代表用例 | 只测正常路径=测试的幻觉,bug 多在边界和异常 |
| S | "想到几个写几个",无等价类/边界分析 | 先划等价类再取代表,边界必取端点 | 随机补测必有盲区,系统方法保证最小充分集 |
| S | 多条件逻辑只测一两种组合 | 画决策表,列数=用例数,不漏不重 | 条件组合遗漏是组合爆炸下最易漏的 |
| S | 有状态对象只测正常流转,不测非法/不可达转移 | 状态迁移:每条合法迁移+每个非法转移的拒绝 | "非法转移被拒绝"才是状态机测试的核心价值 |
| S | 被测类内部 new 的依赖被 mock 掉 |
重构为构造器注入,再 mock 注入的依赖 | mock new 出来的对象=测了假对象,掩盖真实耦合 |
| S | @MockBean 用于纯单元测试 |
纯单测用 @Mock+@InjectMocks;@MockBean 留给切片测试 |
@MockBean 会重建 Spring Context,纯单测不该起容器 |
| S | mockStatic 未包 try-with-resources |
try (MockedStatic<x> m = mockStatic(X.class)) {...} |
静态 mock 不释放会污染同线程其他测试 |
| A | 测试方法间共享可变状态 | 每个 @Test 自包含、可乱序执行 |
顺序依赖→单跑挂、合跑过,假绿 |
| A | 测试名 test1/testMethod |
should_<期望>_when_<条件> 或 Given-When-Then |
名字即规格,失败时一眼定位 |
| A | 一个 @Test 塞多个无关断言 |
一个测试一个行为(可多断言但同一关注点) | 失败时不知哪个断言挂,难定位 |
| A | 手写一堆重复 @Test 仅输入不同 |
@ParameterizedTest+@MethodSource |
用例即数据,设计意图(等价类)显式化 |
| A | JUnit4 @Before 与 JUnit5 混用 |
按探测到的 JUnit 版本统一 | 同模块混用导致生命周期混乱 |
| A | 无断言测试(调一下方法即算"覆盖") | 每个测试必须有行为断言 | 无断言=假绿,覆盖率虚高但不验证任何契约 |
| A | 反射测私有方法 | 通过公有方法间接测;私有方法复杂到要单测→提取为独立类 | 破坏封装,重构即挂;复杂私有方法是 SRP 信号 |
| A | 测框架胶水(@Autowired 能否注入、getter/setter) |
胶水交给集成测试;POJO 用 Lombok 不测 | 测的是框架行为而非业务逻辑,维护成本高且无回归价值 |
| A | 一个测试 mock 了 5+ 依赖仍硬测 | 提示被测类违反 SRP,建议拆分而非硬测 | mock 过多=被测类职责过重,测试变脆且难反映真实协作 |
Mock 边界(关键设计决策)
- 只 Mock 外部依赖(DB / RPC / 时间 / 第三方),不 Mock 被测对象自身及其内部协作对象。
- 被测类内部
new出来的对象不能 mock——这是"测试看起来过了、实则无效"的头号陷阱。正确做法:重构为构造器/Setter 注入,再 mock 注入进来的依赖。 - Mock 的数量是设计味道:一个测试 mock 了 5+ 个依赖 → 提示被测类职责过重(违反 SRP),应建议拆分,而非硬测(详见规则表 A 级末条)。
- 静态方法 mock(
Mockito.mockStatic)是最后手段:优先重构为可注入实例方法;确需 mock 才用,且必须try-with-resources守卫。
C-CHECK 询问(仅架构守护缺失时触发)
触发条件:用户要求"防止架构腐化/禁止跨层调用/禁止循环依赖",且项目无 ArchUnit。低风险场景(普通单测设计)永不询问。
- 询问要点(一次问全):说明 ArchUnit 的价值(编译期/测试期守护分层契约)→ 给坐标
com.tngtech.archunit:archunit-junit5:1.3.0→ 两个选项:A) 引入并加架构测试;B) 不引入,靠人工 review 守护。 - 用户拒绝 → 不再追问,按普通单测设计继续。
使用流程
- 第 0 步探测:工具栈 + 被测对象类型,确定本次设计方法与工具基线。
- 读对应 reference:查路由表,设计用例前先读「详见」列(含完整设计步骤)。
- 设计用例:四维度逐项检视 → 应用对应设计方法(等价类/边界值/决策表/状态)→ 得出最小充分用例集。
- 落成代码:按
references/06-tools-lean.md把每个用例映射为@Test/@ParameterizedTest/assertThrows;需 Mock 按上文边界界定。 - 输出前自检 S 级:尤其"四维度是否齐全""多条件是否画了决策表""有状态对象是否测了非法转移""
new的依赖是否被误 mock"。
版本与范围
- JUnit 5(Jupiter)为主,JDK 8+;JUnit 4 项目的写法差异见
references/06-tools-lean.md§4。 - Spring Boot 项目测试依赖一行
spring-boot-starter-test(自带 JUnit5+Mockito);非 Spring 项目逐库坐标见references/06-tools-lean.md§1。断言默认 JUnit 原生,升级阈值见上文"断言库策略"。 - 与
java-coding-guide-pro的关系:正交互补。guide-pro 的 S 级高风险域(金额/日期/并发/加密)天然是测试设计的重点——其边界值正是 off-by-one 高发区,设计测试时优先覆盖这些域的边界。
