Junit如何進行多線程測試

Junit和許多開源軟件項目集成在一起，但是Junit執行多線程的單元測試有一些問題。這篇文章介紹Junit的一個擴展類庫―――GroboUtils，這個類庫被設計為來解決這些問題，并且使在Junit中進行單元測試成為可能。對Junit和線程有一個基本的理解是有好處的，但對于本篇文章的讀者來說不是必需的。

介紹

如果你已經在一個開源的Java項目上工作，或者讀了許多有關“極限編程”和其它“快速開發模式”的書籍，那么，你很有可能已經聽說過有關Junit的事情。它是由Erich?Gamma和Kent?Beck編寫的，Junit是一個Java的自動測試的框架，它允許你為你的軟件定義的“單元測試”―――不管是測試程序還是功能代碼，通常都是基于方法調用方法的。

Junit能在很多方面幫助你的開發團隊―――在一些文章中已經包含了很多這方面的介紹。但從一個開者到另一個開發者，Junit實際上只專箸于兩件事：

1、它強制你使用自己的代碼。你的測試代碼只是作為你的產品代碼的客戶端，從客戶端的描述所獲得的對你的軟件的了解，能夠幫助你標識出在API中的錯誤以及怎樣改進代碼，使其最終達到可以使用的目的。

2、它會給你對軟件中改變帶來信心，如果你的測試用例被中斷，你就是立刻知道錯誤。在一天工作結束的時候，如果測試提示是綠色的，則代碼是正確，你可以自信的檢查它。

但是Junit不是解決所有軟件測試中問題，第三方的擴展類庫，例如HttpUnit,JwebUnit,XMLUnit等，已經認識到這些框架中不足，并且通過添加功能彌補不足，這些不足之一就是Junit不包含多線程的單元測試。

在這篇文章中，我們會看到一個很少有人知道的解決這個問題的擴展類庫。我們通過建立Junit框架開始，并且運行一個例子來展示Junit在線程沒試中的不足。在我們認識了Junit在線程測試方面的不足之后，我們通過一個使用GroboUtils框架的例子來討論GroboUnitls

線程回顧

對于那些不熟悉線程的人來說，在這一點上是非常不安的（一點都不夸大），離開你的系統，我們將對線做一個簡單的介紹。線程允許你的軟件有多個任務，也就是說可以同時可做兩件事情。

在Khalid?Mugal和Rolf?Rasmussen的書（A?Programmer's?Guide?to?Java?Certification）中，對線程做了下面這樣的簡短描述：

一個線程是一個程序中的可執行單元，它是被獨立執行的。在運行時，在程序中的線程

有一個公共的內存空間，因此，能夠共享數據和代碼；也就是說，它們是輕量級的。它

也共享正在運行程序的進程。

Java?線程使運行時環境異步，它允許不同的任務同時被執行。（p.272）

在web應用程序中，許多用戶可能同時發請求給你的軟件。當你寫單元測試對你的代碼進行壓力測試時，你需要模擬許多并發事件，如果你在開發健壯的中間件，這樣做是尤其重要的。對于這些組件，使用線程測試是一個好的想法。

不幸的是，Junit在這方面是不足的。

有關Junit和多線程測試的問題

如果你想驗證下列代碼，你需要下載并安裝Junit。按著指示去做，以便能夠在Junit的網站能夠找到它。不要過分追求細節，我們將簡要的介紹Junit是怎樣工作的。要寫一個Junit的測試，你必須首先創建一個擴展于junit.framework.TestCase（Juint中的基本測試類）的測試類。

Main()方法和suite()方法被用啟動測試。無論是從命令行還是IDE集成開發環境窗口，必須確保junit.jar在你的CLASSPATH環境變量里指定。然后為BadExampleTest.Class類編譯運行下列代碼：

import?junit.framework.*;

public?class?BadExampleTest?extends?TestCase?{

//?For?now,?just?verify?that?the?test?runs

public?void?testExampleThread()

throws?Throwable?{

System.out.println("Hello,?World");

}

public?static?void?main?(String[]?args)?{

String[]?name?=

{?BadExampleTest.class.getName()?};

junit.textui.TestRunner.main(name);

}

public?static?Test?suite()?{

return?new?TestSuite(

BadExampleTest.class);

}

}

運行BadExampleTest來驗證所建立的每一件事情的正確性。一旦，main()被調用，Junit框架將自動的執行任意一個用“test”開關命名的方法。繼續并試著運行測試類。如果你正確的做了每一件事，它應該在輸出窗口打印出“Hello?World”。

現在，我們要給程序添加一個線程類。我將通過擴展java.lang.Runnable接口來做這件事情。最后，我們將改變策略，并且擴展一個使線程自動創建的類。

在DelayedHello的構造器中，我們創建一個新的線程并且調用它的start()方法。

import?junit.framework.*;

public?class?BadExampleTest?extends?TestCase?{

private?Runnable?runnable;

public?class?DelayedHello

implements?Runnable?{

private?int?count;

private?Thread?worker;

private?DelayedHello(int?count)?{

this.count?=?count;

worker?=?new?Thread(this);

worker.start();

}

public?void?run()?{

try?{

Thread.sleep(count);

System.out.println(

"Delayed?Hello?World");

}?catch(InterruptedException?e)?{

e.printStackTrace();

}

}

}

public?void?testExampleThread()

throws?Throwable?{

System.out.println("Hello,?World");???????//1

runnable?=?new?DelayedHello(5000);????????//2

System.out.println("Goodbye,?World");?????//3

}

public?static?void?main?(String[]?args)?{

String[]?name?=

{?BadExampleTest.class.getName()?};

junit.textui.TestRunner.main(name);

}

public?static?Test?suite()?{

return?new?TestSuite(

BadExampleTest.class);

}

}

testExampleThread()方法實際上稱不上是一個測試方法，實際上，你想使測試自動化，并且不想把檢查結果輸出到控制臺，但是，這里卻是這樣的，因此，這一點示范了Junit是不支持多線程的。

注意：testExampleThread()方法執行三項任務：

1、????打印“Hello,World”；

2、????初始化并起動一個支持打印“Delayed?Hello?World.”線程；

3、????打印“Goodbye,World”。

如果你運行這個測試類，你會注意到一些錯誤。TextHellWorld()方法像你期望的那樣運行和結束。它沒有發出任何有關線程的異常，但是你卻不會接受到來自線程的返回信息。注意，你不會看到“Delayed?Hello?World”。為什么？因為線程還在激活狀態的時候，Junit已經執行完成。問題發生在下面這行，使線程執行結束的時候，你的測試不能反映出它的執行結果。這個問題行是在Junit的TestRunner中。它沒有被設計成搜尋Runnable實例，并且等待這些線程發出報告，它只是執行它們并且忽略了它們的存在。因為這個原因，幾乎不可能在Junit中編寫和維護多線程的單元測試。

進入GroboUtils

GroboUtils是Matt?Albrecht編寫的一個開源項目，它的目標是擴展Java的測試可能性。GroboUtils被發布在MIT許可下，這使它可以很友好的包含到其它的開源項目中。

Grobo?TestingJUnit?子項目

GroboUtils被列入與同類測試方面有關的試驗的子項目。這篇文章的焦點集中在Grobo?TestingJUnit?子項目，它為Junit引入了一個支持多線程測試的擴展類庫。（這個子項目還引入了集成測試和嚴重錯誤的概念，但是這些特征超出了這篇文章所討論的范圍。）

在GroboTestingJUnit子項目內是BroboTestingJUnit-1.1.0-core.jar類庫，它包含了MultiThreadedTestRunner和TestRunnable類，這兩個類是對Junit進行擴展處理多線程測試所必須的。

TestRunnable類

TestRunnalbe類擴展了junit.framework.Assert類并且實現了java.lang.Runnable接口。你可以在你的測試類內定義TestRunnable對象做為內隱類。雖然，傳統的線程類實現一個run()方法，但是你的嵌套TestRunnable類必須實現runTest()方法來替代run()方法。這個方法將被MultiThreadedTestRunner類在運行時調用，因此你不應該在構造器中調用它。

MultiThreadedTestRunner類

MultiThreadedTestRunner是一個允許把異步運行的線程數組放入Junit內一個框架。這個類在它的構造器中接受一個TestRunnable實例的數組做為參數。一旦建立了這個類的一個實例，它的runTestRunnables()方法就應該被調用開始執行線程測試。

和標準的JunitTestRunner不一樣，MultiThreadedTestRunner將等待，直到所有的線程執行終止退出。這樣就強制Junit在線程執行任務的時候進行等待，從而巧妙的解決了我們前面提出的問題。讓我們來看一下GroboUtils和Junit是怎樣集成的。

編寫多線程測試

現在把上面例子中的內隱類擴展自net.sourceforge.groboutils.junit.vl.TestRunnable包，我們必須像下面這樣來重寫runTest()方法。

private?class?DelayedHello

extends?TestRunnable?{

private?String?name;

private?DelayedHello(

String?name)?{

this.name?=?name;

}

public?void?runTest()?throws?Throwable?{

long?l;

l?=?Math.round(2?+?Math.random()?*?3);

//?Sleep?between?2-5?seconds

Thread.sleep(l?*?1000);

System.out.println(

"Delayed?Hello?World?"?+?name);

}

}

這時，我們全然不用創建工作線程。MultiThreadedTestRunner將在底層做這件事情，你重寫runTest()方法來替實現run()方法，runTest()方法被后面的MultiThreadedTestRunner類調用―――我們自己不會調用它。

一旦TestRunnable被定義，我們必須定義新的測試用例。在我們的testExampleThread()方法中，我們實例化了幾個TestRunnable對象，并且把它們添加到一個數組中。然后，示例化MultiThreadedTestRunner類，把TestRunnable對象數組做為參數傳遞給這人類的構造子函數。現在，我們有了一個MultiThreadedTestRunner類的實例，我們就可以調用它的runTestRunnables()方法來執行測試。

MultiThreadedTestRunner（和Junit中的TestRunner不一樣）在繼續執行之前，將等待每一個線程運行終止。它也為通過構造器傳遞給它的每個TestRunnalbe對象創建工作線程并且調用異步的start()方法。這就意味著你沒有必要通過創建你自己的線程來跳過這個障礙―――MultiThreadedTestRunner會為你做這件事。下面是ExampleTest的最終版：

import?junit.framework.*;

import?net.sourceforge.groboutils.junit.v1.*;

public?class?ExampleTest?extends?TestCase?{

private?TestRunnable?testRunnable;

private?class?DelayedHello

extends?TestRunnable?{

private?String?name;

private?DelayedHello(

String?name)?{

this.name?=?name;

}

public?void?runTest()?throws?Throwable?{

long?l;

l?=?Math.round(2?+?Math.random()?*?3);

//?Sleep?between?2-5?seconds

Thread.sleep(l?*?1000);

System.out.println(

"Delayed?Hello?World?"?+?name);

}

}

/**在你的測試用例中使用MultiThreadedTestRunner,

*?MTTR需要一個TestRunnable對象做為它的構造器的參數

*?MTTR創建以后，調用runTestRunnables()方法來運行它

*/

public?void?testExampleThread()

throws?Throwable?{

//實例化?TestRunnable?類

TestRunnable?tr1,?tr2,?tr3;

tr1?=?new?DelayedHello("1");

tr2?=?new?DelayedHello("2");

tr3?=?new?DelayedHello("3");

//把實例傳遞給?MTTR

TestRunnable[]?trs?=?{tr1,?tr2,?tr3};

MultiThreadedTestRunner?mttr?=

new?MultiThreadedTestRunner(trs);

//執行MTTR和線程

mttr.runTestRunnables();

}

/**

*?標準的?main()?和?suite()?方法

*/

public?static?void?main?(String[]?args)?{

String[]?name?=

{?ExampleTest.class.getName()?};

junit.textui.TestRunner.main(name);

}

public?static?Test?suite()?{

return?new?TestSuite(ExampleTest.class);

}

}

上面的例子中，每個線程將會在你發出測試指令后，在2到5秒之間向你返回它們的輸出，它們不僅按時間顯示，而且是以一個隨機的順序來顯示。這個單元測試只有所有的線程都執行完成后才會結束。由于外加了MultiThreadedTestRunner，所以Junit繼續執行測試用例之前，必須耐心的等待TestRunnables執行完成它們的工作，做為可選項，你可以為MultiThreadedTestRunner的執行分配最大的執行時間（這樣以便你脫離線程，而不掛起測試）。

要編譯運行ExampleTest，你必須在你的CLASSPATH環境變量中指定junit.jar和GroboUtils-2-core.jar兩個類庫的位置。這樣你就會看到每人線程以隨機的順序來輸出　“Delayed?Hedllo?World”

結束語

寫一個多線程的單元測試不用感到苦腦，GroboUtils類庫為編寫多線程的單元測試提供了一個清晰簡單的API接口，通過把這個類庫添加到你的工具包中，你就可以把單元測試擴展到模擬繁重的WEB網絡通訊和并發的數據庫處理，以及對你的同步方法進行壓力測試。

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