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在Node.js中为Restful API编写单元测试

发表于:2017-02-07 作者:Scarletsky 来源:

  单元测试是针对程序模块来进行正确性检验的测试工作,程序单元是应用的最小可测试部件。
  在 Web 应用中,我们可以把 Restful API 看作是构成应用的单元。
  Restful API 比较好测试,测试起来也比较简单。
  本文将介绍编写测试的原因和原则,然后以 Node.js 为例子介绍测试 Restful API 的方法。
  为什么要编写测试
  每个开发者都知道单元测试的重要性,但并不是每个开发者都会去编写单元测试。原因也很容易理解:
  · 编写测试需要更多的时间,会拖慢项目进度
  · 编写测试需要写更多的代码,更容易出现错误
  · 当需求更变后,我们要花更多的精力去修改测试代码
  · 有时候测试代码可能会比源代码多几倍
  我以前也抱有类似的想法,认为人工测试就足够了,没必要特意去编写单元测试。
  然而随着项目的规模的增大,代码也会慢慢出现意外。
  最典型的例子是为了某需求修改了 A 位置,需求完成了,而 B 位置就出现了 Bug。
  在读过 王垠大神的《测试的道理》 之后,我更加明白了一个道理:我没有大神般的编码能力,我只能通过单元测试来检验自己的编码。
  除了检验代码的正确性之外,我认为单元测试还有一个很重要的作用:为日后重构项目做准备。
  只要单元测试覆盖得够好,以后重构的时候就很容易发现问题,节约大量的时间。
  轮子哥在 知乎 上说过一句很有意思的话:
  所以那些专门写不需要维护的软件的人,讨厌测试,也是情有可原的。
  如果你要编写一个长期维护的软件,那么你最好添加单元测试。
  F.I.R.S.T 原则
  当我们决定要编写单元测试之后,我们就要考虑怎样 写好 单元测试,换句话说就是编写单元测试时需要注意哪些原则。
  那么,有哪些原则是我们需要注意的呢?
  · Fast : 测试必须是快速的
  · Isolated / Independent :
  每个测试都要做 3 A => Arrange(准备), Act(行动), Assert(断言)
  Arrange: 测试过程中用到的数据不能依赖于运行环境,测试中用到的数据应是测试中的一部分
  Act: 调用你想要测试的方法 / API
  Assert: 根据返回结果进行断言
  测试结果不能依赖运行环境
  测试结果不依赖运行测试的顺序
  · Repeatable :
  每个测试必须是可重复执行的,即运行 N 次,会得到 N 次相同的结果
  每个测试的结果不应依赖时间,日期,和随机数的输出
  · Self-validating :
  每个测试都可以自己判断结果来判断测试是否通过
  不需要人类去查阅手册来判断结果
  · Thorough and Timely :
  应该尽量覆盖所有使用场景
  应该尝试测试驱动开发(TDD)
  这就是经典的 F.I.R.S.T 原则。
  我们最好时刻注意自己编写的单元测试是否遵守这些原则。
  JavaScript 社区里有很多测试框架可以用来编写单元测试,有 ava 、 mocha 、 jasmine 、 tap 等。
  这些测试框架都有提供 beforeEach 、 afterEach API,目的是隔离我们的测试数据,从而满足 Isolated / Independent 和 Repeatable 原则。
  编写单元测试
  假设我们有以下 Restful API (用了 jwt 来做用户验证):
const router = new Router()
// 根据 token 获取用户信息,必须登录
router.get('/user', jwt, user.getSelf)
// 获取用户列表,无需登录
router.get('/users', user.getList)
// 获取指定用户信息,无需登录
router.get('/users/:userId', user.get)
// 创建新用户(用户注册),无需登录
router.post('/users', user.create)
// 更新用户信息,必须登录
router.put('/user', jwt, user.update)
  那么我们应该怎样为这些 Restful API 编写单元测试呢?
  最基本流程是:
  · 为 app 创建 http 服务器
  · 对各个 API 发出请求
  · 对响应内容进行断言
  幸运的是,社区里已经有相应的工具让我们可以方便管理这个流程,这个工具就是 —— supertest 。
  它提供了非常灵活的 API,足以帮助我们测试 Restful API 了。
  基本用法如下:
  const app = require('../app')
  const request = require('supertest')(app)
  request
  .get('/users')
  .expect(200)
  .end((err, res) => {
  res.body.should.be.an.Array()
  })
  提示
  如果你遇到了 TypeError: app.address is not a function , 请尝试一下以下方法:
  const request = require('supertest').agent(app.listen())

  现在,我们可以把 supertest 和其他测试框架整合起来了,我选择了 mocha 作为例子,因为它很经典,当你会用 mocha 之后,其他测试框架基本上就难不倒你了。
const co = require('co')
const { ObjectId } = require('mongoose').Types
const config = require('../config')
const UserModel = require('../models/user')
const app = require('../app')
const request = require('supertest')(app)
describe('User API', function (){
// 为每个单元测试初始化数据
// 每个单元测试中可以通过 context 来访问相关的数据
beforeEach(function (done){
co(function* (){
self.user1 = yield UserModel.create({ username: 'user1' })
self.token = jwt.sign({ _id: self.user1._id }, config.jwtSecret, { expiresIn: 3600 })
done()
}).catch(err => {
console.log('err: ', err)
done()
})
})
// 正常情况下访问 /user
it('should get user info when GET /user with token', function (done){
const self = this
request
.get('/user')
.set('Authorization', self.token)
.expect(200)
.end((err, res) => {
res.body._id.should.equal(self.user1._id)
done()
})
})
// 非正常情况下访问 /user
it('should return 403 when GET /user without token', function (done){
request
.get('/user')
.expect(403, done)
})
// 访问 /users,登录用户和非登录用户都会得到相同的结果,所以不需要区别对待
it('should return user list when GET /users', function (done){
request
.get('/users')
.expect(200)
.end((err, res) => {
res.body.should.be.an.Array()
done()
})
})
// 访问 /users/:userId 也不需要区分登录和非登录状态
it('should return user info when GET /users/:userId', function (done){
const self = this
request
.get(`/users/${self.user1._id}`)
.expect(200)
.end((err, res) => {
res.body._id.should.equal(self.user1._id)
done()
})
})
// 访问不存在的用户,我们需要构造一个虚假的用户 id
it('should return 404 when GET /users/${non-existent}', function (done){
request
.get(`/users/${ObjectId()}`)
.expect(404, done)
})
// 正常情况下的用户注册不会带上 token
it('should return user info when POST /user', function (done){
const username = 'test user'
request
.post('/users')
.send({ username: username })
.expect(200)
.end((err, res) => {
res.body.username.should.equal(username)
done()
})
})
// 非法情况下的用户注册,带上了 token 的请求要判断为非法请求
it('should return 400 when POST /user with token', function (done){
const username = 'test user 2'
request
.post('/users')
.set('Authorization', this.token)
.send({ username: username })
.expect(400, done)
})
// 正常情况下更新用户信息,需要带上 token
it('should return 200 when PUT /user with token', function (done){
request
.put('/user')
.set('Authorization', this.token)
.send({ username: 'valid username' })
.expect(200, done)
})
// 非法情况下更新用户信息,如缺少 token
it('should return 400 when PUT /user without token', function (done){
request
.put('/user')
.send({ username: 'valid username' })
.expect(400, done)
})
})
  可以看到,为 Restful API 编写单元测试还有一个优点,就是可以轻易区分登录状态和非登录状态。如果要在用户界面中测试这些功能,那么就需要不停地登录和注销,将会是一项累人的工作~
  另外,上面的例子中基本都是对返回状态吗进行断言的,你可以按照自己的需要进行断言。
  提示
  你可以选择自己喜欢的断言库,我这里选择了 should.js,原因是好读。
  个人认为 should.js 和其他断言库比起来有个缺点,就是不好写。
  value.should.xxx.yyy.zzz 这个形式和 assert.equal(value, expected) 相比不太直观。
  另外由于 should.js 是通过扩展 Object.prototype 的原型来实现的,但 null 值是一个例外,它不能访问任何属性。
  因此 should.js 在 null 上会失效。
  一个变通的办法是 (value === null).should.equal(true) 。
$ npm test
User api
should get user info when GET /user with token
should return 403 when GET /user without token
should return user list when GET /users
should return user info when GET /users/:userId
should return 404 when GET /users/${non-existent}
should return user info when POST /user
should return 400 when POST /user with token
should return 200 when PUT /user with token
should return 400 when PUT /user without token
  当我们运行测试时,看到自己编写的测试都通过时,心里都会非常踏实。
  而当我们要对项目进行重构时,这些测试用例会帮我们发现重构过程中的问题,减少 Debug 时间,提升重构时的效率。
  细节
  如何连接测试数据库
  在 Node.js 的环境下,我们可以设置环境变量 NODE_ENV=test ,然后通过这个环境变量去连接测试数据库,这样测试数据就不会存在于开发环境下的数据库拉!
  // config.js
  module.exports = {
  development: {},
  production: {},
  test: {}
  }
  // app.js
  const ENV = process.NODE_ENV || 'development'
  const config = require('./config')[ENV]
  // connect db by config
  如何清空测试数据库
  清空数据库这种一次性的工作最好放到 npm scripts 中处理,需要进行清空操作的时候直接运行 npm run resetDB 就可以了。
  需要注意的是,编写清空数据库脚本时必须判断环境变量 NODE_ENV ,以免误删 production 环境下的数据。
// resetDB.js
const env = process.NODE_ENV || 'development'
if (env === 'test' || env === 'development') {
// connect db and delete data
} else {
throw new Error('You can not run this script in production.')
}
// package.json
{
"scripts": {
"resetDB": "node scripts/resetDB.js"
},
// ...
}
  何时清空测试环境的数据库
  如果是按照上面的原则来生成测试数据的话,测试数据其实可以不用删掉的。
  但由于测试数据会占用我们的空间,最好还是把这些测试数据删掉。
  那么,清空测试数据库这个操作在测试前执行好,还是测试后执行好?
  我个人倾向于测试前删除,因为有时候我们需要进入数据库,查看测试数据的正确性。
  如果在测试后清空测试数据库的话,我们就没办法访问到测试数据了。
{
"scripts": {
"resetDB": "node scripts/resetDB.js",
"test": "NODE_ENV=test npm run resetDB && mocha --harmony"
},
// ...
}