[Swift]单元测试

编写单元测试是确保你的代码质量和功能正确性的重要步骤

一、编写单元测试的详细流程

1. 创建一个新的Xcode项目

如果你尚未创建一个项目，首先你需要在Xcode中创建一个新的iOS项目：

打开Xcode，选择“File” > “New” > “Project”。
选择一个适合的项目模板，例如“App”，然后点击“Next”。
填写项目的详细信息（如项目名称、团队、组织名称和语言选择Swift），确保勾选“Include Tests”选项，然后点击创建。

2. 理解测试目标和框架

创建项目时，如果你选择了“Include Tests”，Xcode会自动为你的项目生成一个测试目标（Target）。这个测试目标使用XCTest框架，这是Apple提供的用于编写单元测试的框架。

3. 编写测试用例

单元测试通常是围绕你的应用程序的单一功能或类来编写的。

下面是编写单元测试的基本步骤：

(1).找到测试文件

在Xcode的项目导航器中，找到以“Tests”结尾的目标文件夹。默认的测试文件可能类似于YourProjectNameTests.swift。

(2).导入测试模块

在测试文件的顶部，确保导入了XCTest框架和你的主项目模块。例如：

import XCTest
@testable import YourProjectName

(3).创建测试类

Xcode默认创建的测试类继承自XCTestCase。你可以在这个类中添加测试方法。

(4).编写测试方法

每个测试方法都必须以test开头。方法内部使用断言来验证代码的功能。例如，测试一个简单的加法函数：

func testAddition() {
    let result = Calculator.add(1, 2)
    XCTAssertEqual(result, 3, "The addition function failed.")
}

这里，XCTAssertEqual是一个断言，用于检查Calculator.add(1, 2)的结果是否等于3。

(5).默认生成的代码

一般上面几步不用手动敲代码，YourProjectNameTests.swift文件中会包含如下代码，XCTestCase类提供了多个方法来帮助设置、执行和拆分测试。

import XCTest
@testable import GameDeDemo

final class GameDeDemoTests: XCTestCase {

    /**
     将设置代码放在这里。此方法在类中的每个测试方法调用之前被调用。
     
     用途：这个方法在每个测试方法之前被调用。它用于设置测试环境，确保每个测试都在干净且已知的状态下开始。
     例子：在这个方法中，你可以初始化一些对象，设置或重置模拟数据，或配置环境（如数据库连接、网络环境等）。
     */
    override func setUpWithError() throws {

    }

    /**
     把拆卸代码放在这里。在调用类中的每个测试方法之后调用此方法。
     
     用途：这个方法在每个测试方法之后被调用。它用于清理或拆分测试后的环境，确保一个测试的执行不会影响到其他测试。
     例子：释放在setUpWithError()中创建的对象，关闭数据库连接，清理模拟数据等。
     */
    override func tearDownWithError() throws {

    }

    /**
     这是一个功能测试用例。
     使用XCTAssert和相关函数来验证测试是否产生正确的结果。
     
     为XCTest编写的任何测试都可以被注释为抛出和async。
     当测试遇到未捕获的错误时，标记测试抛出以产生意外失败。
     将测试标记为async，允许等待异步代码完成。之后用断言检查结果。
     */
    func testExample() throws {

    }
    

    /**
     用途：这个方法用于性能测试，主要用来测量一段代码的执行时间。通过measure方法，Xcode会多次执行代码块，并记录执行时间，从而帮助开发者了解代码的性能。
     例子：测量一个复杂算法的执行时间，或者评估一个数据处理函数的性能。
     */
    func testPerformanceExample() throws {
        // 这是一个性能测试用例的示例。
        self.measure {
            // 把要测量时间的代码写在这里。
        }
    }

}

4. 运行测试

(1).使用快捷键

可以直接在Xcode中使用快捷键Command + U来运行所有测试。

(2).切换运行按钮

长按运行按钮，切换到Build for Testing，后面点击运行就是运行所有测试。

(3).使用测试导航器

在Xcode的侧边栏中，切换到测试导航器（测试图标），然后可以单独运行某个测试类或测试方法。

(4).单元测试文件运行

文件中，选择方法前面的“开始”，就是重新运行某个方法。选择文件名前面的“开始”，就是重新运行某个类。

5. 查看测试结果

测试完成后，Xcode会在编辑器左侧的测试导航器中显示测试结果。成功的测试会标记为绿色勾选，失败的测试会标记为红色叉号。如果测试失败，可以查看失败原因，并根据失败信息调整代码或测试逻辑。

除此之外，调试面板还会打印详细日志。会展示每个方法执行时间，整个文件所执行的时间，以及报错信息。

Test Suite 'GameDeDemoTests' started at 2024-04-24 23:08:55.753.

Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testExample1]' started.
/Users/gamin/Desktop/GameDeDemo/GameDeDemoTests/GameDeDemoTests.swift:53: error: -[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testExample1] : XCTAssertTrue failed - Result should be true
Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testExample1]' failed (0.023 seconds).

Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testExample]' started.
Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testExample]' passed (0.002 seconds).

Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testOneExample]' started.
Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testOneExample]' passed (1.351 seconds).

Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testPerformanceExample]' started.
/Users/gamin/Desktop/GameDeDemo/GameDeDemoTests/GameDeDemoTests.swift:62: Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testPerformanceExample]' measured [Time, seconds] average: 0.000, relative standard deviation: 179.574%, values: [0.000083, 0.000009, 0.000006, 0.000005, 0.000005, 0.000005, 0.000004, 0.000004, 0.000005, 0.000004], performanceMetricID:com.apple.XCTPerformanceMetric_WallClockTime, baselineName: "", baselineAverage: , polarity: prefers smaller, maxPercentRegression: 10.000%, maxPercentRelativeStandardDeviation: 10.000%, maxRegression: 0.100, maxStandardDeviation: 0.100
Test Case '-[GameDeDemoTests.GameDeDemoTests testPerformanceExample]' passed (0.258 seconds).

Test Suite 'GameDeDemoTests' failed at 2024-04-24 23:08:57.389.
	 Executed 4 tests, with 1 failure (0 unexpected) in 1.634 (1.636) seconds

6. 重构和维护测试

随着项目的发展，持续维护和更新单元测试是非常重要的。确保在添加新功能或修改现有代码后更新相应的测试，以保持测试覆盖率和代码质量。

二、如何组织单元测试代码？

在进行单元测试时，组织和结构化测试代码是非常重要的。虽然技术上可以将所有测试写入一个单一的测试类中，但这通常不是最佳实践。

以下是一些关于如何组织单元测试代码的建议和优点：

1.分开测试文件的理由

(1).可维护性

将测试分散到不同的文件中可以提高代码的可维护性。当测试文件专注于特定的功能模块时，相关的测试更容易查找和更新。

(2).可读性

小型、专注的测试文件比一个庞大的测试文件更易于阅读和理解。每个测试类可以对应于应用程序中的一个模块或类，这样代码结构会更清晰。

(3).避免冲突

在团队环境中，多个开发者可能同时工作在不同的模块上。分开测试文件可以减少版本控制中的合并冲突。

(4).并行测试

当测试被组织到多个文件中时，运行测试的工具（如Xcode）可能能更有效地并行执行这些测试，从而减少总的测试时间。

2.如何组织测试?

(1).按类或模块组织

对于每个主要的类或功能模块，都应该有一个对应的测试类。例如，如果你有一个Game类和一个Player类，你可以创建GameTests.swift和PlayerTests.swift。

(2).遵守命名约定

保持一致的命名约定有助于团队成员快速理解测试结构。通常，测试文件的命名应与被测试的类相对应，并加上Tests后缀。

(3).利用XCTest的设置和拆解方法

使用setUp()和tearDown()方法来为每个测试案例配置必要的环境，这可以在每个测试类中独立进行。

三、XCTest中各种断言如何使用？

在XCTest框架中，断言是用来验证单元测试中条件是否符合预期的关键工具。每个断言都会对表达式或条件进行评估，如果条件不满足，则会引发一个失败，这有助于开发者识别和修复错误。

这些断言是XCTest框架的核心部分，通过使用它们，你可以确保你的代码按照预期工作，及时发现和修正潜在的问题。

1.XCTAssert

用途：验证一个条件是否为真。

示例：

func testExample() {
    let result = true
    XCTAssert(result, "Result should be true")
}

2.XCTAssertTrue 和 XCTAssertFalse

用途：XCTAssertTrue 用来验证条件是否为真；XCTAssertFalse 用来验证条件是否为假。

示例：

func testBooleanLogic() {
    let success = true
    let failure = false
    XCTAssertTrue(success, "Success should be true")
    XCTAssertFalse(failure, "Failure should be false")
}

3.XCTAssertEqual 和 XCTAssertNotEqual

用途：XCTAssertEqual 用来验证两个表达式的值是否相等；XCTAssertNotEqual 用来验证两个表达式的值是否不相等。

示例：

func testEquality() {
    XCTAssertEqual(1 + 1, 2, "One plus one should equal two")
    XCTAssertNotEqual(1 + 1, 3, "One plus one should not equal three")
}

4.XCTAssertNil 和 XCTAssertNotNil

用途：XCTAssertNil 用来验证一个表达式的结果是否为nil；XCTAssertNotNil 用来验证一个表达式的结果是否不为nil。

示例：

func testOptional() {
    var optionalValue: Int? = nil
    XCTAssertNil(optionalValue, "Value should be nil")

    optionalValue = 10
    XCTAssertNotNil(optionalValue, "Value should not be nil")
}

5.XCTAssertThrowsError 和 XCTAssertNoThrow

用途：XCTAssertThrowsError 用来验证一个表达式是否抛出错误；XCTAssertNoThrow 用来验证一个表达式是否没有抛出错误。

示例：

func testThrowingFunction() {
    XCTAssertThrowsError(try throwingFunction(), "Function should throw an error")
    XCTAssertNoThrow(try nonThrowingFunction(), "Function should not throw an error")
}

func throwingFunction() throws {
    throw NSError(domain: "", code: 0, userInfo: nil)
}

func nonThrowingFunction() throws {
    // No error is thrown here
}

6.XCTAssertGreaterThan, XCTAssertGreaterThanOrEqual, XCTAssertLessThan, XCTAssertLessThanOrEqual

用途：这些断言用于比较数值，检查一个值是否大于、大于或等于、小于、小于或等于另一个值。

示例：

func testComparisons() {
    XCTAssertGreaterThan(10, 9, "10 should be greater than 9")
    XCTAssertGreaterThanOrEqual(10, 10, "10 should be greater than or equal to 10")
    XCTAssertLessThan(9, 10, "9 should be less than 10")
    XCTAssertLessThanOrEqual(9, 9, "9 should be less than or equal to 9")
}