3.4 Spring的单元自动化测试
3.4.1 Java企业级应用简介
在本书中，Spring相关的示例均采用Spring Boot框架。
下面介绍Java企业级应用的分层，如图3-4所示。
图3-4
1．表示层
表示层负责和用户进行交互，在Web应用中，表示层由HTML、CSS和JavaScript等组成。现在，前端开发大多使用框架，而不是完全由纯粹的HTML、CSS和JavaScript实现，常见的前端框架有jQuery、Bootstrap、Vue.js和Angular等。
2．控制器层
控制器层用来接收用户请求，并转发给业务逻辑的处理组件，即转发给业务逻辑层。在Java企业级应用开发中，一般由Spring MVC框架充当该角色。
3．业务逻辑层
业务逻辑层是用来实现业务逻辑的，包含Service、ServiceImpl和VO（Value Object，值对象）等。一般来说，Service为接口，ServiceImpl为接口的具体实现类，VO用来在业务逻辑层进行数据传递。在Java企业级应用开发中，一般由Spring框架充当该角色。
4．数据访问层
数据访问层负责与数据库打交道，包含数据访问对象（Data Access Object，DAO）、DAOImpl和持久化对象（Persistent Object，PO）等。一般来说，数据访问对象为接口，DAOImpl为接口的具体实现类。持久化对象为对象关系映射（Object Relational Mapping，ORM），一个PO对象代表数据库的一条表记录，PO对象的属性代表数据库的表字段。数据访问层的框架较多，包括Spring Data、MyBatis和Hibernate等。
5．持久化层
持久化层的作用是将数据存储在磁盘上。一般由数据库充当该角色，比如MySQL、SQL Server或Oracle等。
在Java企业级应用的整合开发中，有两个经典的框架组合，SSH和SSM，它们分别用了不同的框架作为控制器层、业务逻辑层和数据访问层的实现，如表3-1所示。
表3-1
SSH框架组合目前已没落，SSM框架是当前主流框架组合。
说到这里又不得不介绍另一个重要概念——模板引擎（Template Engine）。模板引擎的作用是将用户界面和业务数据分离。常用的Java模板引擎有JSP、FreeMarker、Velocity和Thymeleaf等，Spring Boot默认集成Thymeleaf作为模板引擎。
3.4.2 编写待测程序
1．工程创建
创建一个新的Maven项目，关键信息填写如图3-5所示。
图3-5
创建完成后，在pom.xml文件的<name>标签后输入以下粗体部分内容：
这里添加了3个依赖，其中spring-boot-starter-web是Web开发的基础；spring-boot-starter-thymeleaf是模板引擎；spring-boot-starter-test是测试组件，可用于单元自动化测试。保存pom.xml文件，这时Maven会自动下载Spring Boot及其依赖的其他jar包。需要说明的是，Spring Boot项目的依赖较多，下载时间较长，请耐心等待。
2．编写待测程序
下面用Web应用的方式实现本章开头的像素密度计算器。出于个人习惯，笔者喜欢先开发后端，再开发前端。
（1）持久化层实现和数据访问层实现
本程序不需要将数据持久化，因此既不需要实现持久化层，也不需要实现数据访问层。
（2）业务逻辑层实现
在src/main/java中创建名为com.lujiatao.springboot.service的Package及名为CalculatorForPpiService的Class，在CalculatorForPpiService中输入以下内容：
@Service是Spring框架的业务逻辑层注解。calculate方法与之前的保持一致。
（3）控制器层实现
在src/main/java中创建名为com.lujiatao.springboot.controller的Package及名为IndexController和CalculatorForPpiController的Class，在IndexController和CalculatorForPpiController中分别输入内容。
@Controller是Spring框架的控制器层注解，另外，常用的Spring框架的控制器层注解还有@RestController。
@RequestMapping表示接收用户请求。此处代表当用户请求/index时，使用index方法处理。index方法中返回的“index-page”代表名为“index-page”的页面。
CalculatorForPpiController中的代码如下：
@Resource是一种注入注解，将一个Bean注入当前类中，即可使用该Bean。@RequestParam注解用于接收请求参数，这里使用了3次，分别接收前端传入的with、height和size参数。最后calculator()方法返回了一个JSON格式的字符串，字符串中的反斜杠“\”代表转义。
（4）表示层实现
在src/main/resources中创建名为templates的目录，在templates目录中创建index-page.html文件，文件内容如下：
<html>标签中的xmlns属性表明需要用Thymeleaf作为模板引擎。<head>标签中使用CDN方式引入jQuery。<body>中有一个表单，该表单包含3个输入框、1个按钮和1个标签。JavaScript脚本通过AJAX发送异步请求传递屏幕的宽、高和尺寸，请求地址为/calculate，请求方式为POST。后端返回结果后首先解析返回的数据并提取内容，然后将内容显示在表单的标签中，此过程是一个局部刷新页面的过程。
（5）程序入口实现
上述步骤已经实现了程序的功能，但此时程序并没有运行入口，因此无法运行。在src/main/java中创建名为com.lujiatao.springboot的Package及名为Application的Class，在Application中输入以下内容：
@SpringBootApplication注解代表将程序作为Spring Boot应用来运行。调用SpringApplication中的run方法，并传入当前Class作为参数来运行程序，该方法同时传入了main()方法中的args参数。
保存所做的修改，按快捷键F11运行工程，此时Eclipse的控制台输出如下：
可以看到，Spring Boot默认使用Tomcat作为Web服务器，并默认使用8080作为端口号。打开浏览器，访问http://localhost:8080/index，如图3-6所示。
图3-6
在输入框依次输入750、1334和4.7，单击“计算”按钮，计算结果如图3-7所示。
图3-7
至此，用Web应用的方式实现本章开头的像素密度计算器就开发完成了。
3.4.3 单元自动化测试
在此之前需要配置TestNG依赖，然后在工程（springboot）上用鼠标右击，从弹出的快捷菜单中选择“TestNG → Convert to TestNG”选项，在工程中生成testng.xml文件。
在Spring项目中，一般会对业务逻辑层（Service）和控制器层（Controller）进行单元自动化测试，对数据访问层（DAO）进行单元自动化测试的相对较少，因此本章不做介绍。
1．业务逻辑层单元自动化测试
在src/test/java中创建名为com.lujiatao.springboot.service的Package及名为CalculatorForPpiServiceTest的Class，在CalculatorForPpiServiceTest中输入以下内容：
下面对代码进行说明。
①@SpringBootTest注解为Spring Boot提供的专为测试设计的注解，classes方法的作用是传入启动类。
②AbstractTestNGSpringContextTests是一个抽象类，是Spring Boot专为TestNG打造的。
③@Autowired注解的作用类似于@Resource注解，不同的是，@Autowired注解属于Spring框架，而@Resource注解不属于Spring框架。
④测试用例的写法和之前保持一致，此处不再赘述。
在tesng.xml文件的<test>标签中输入以下粗体部分的代码：
保存所做的修改，在testng.xml上用鼠标右击，从弹出的快捷菜单中选择“Run As → TestNG Suite”选项，查看测试报告，如图3-8所示。
图3-8
可以看到，运行结果与预期相符。
2．控制器层单元自动化测试
在src/test/java中创建名为com.lujiatao.springboot.controller的Package及名为CalculatorForPpiControllerTest的Class，在CalculatorForPpiControllerTest中输入以下内容：
下面对代码进行说明。
①使用@Autowired注解将要使用的Controller注入当前类。这里使用的是Spring的Mock类MockMvc。控制器层的单元测试需要用MockMvc模拟请求的调用。
②在init()方法中使用注入的Controller创建一个MockMvc实例，这里使用的方法是standaloneSetup()，这种测试方式为独立测试方式。另外，也可以使用webAppContextSetup()方法，这种测试方式为集成Web测试方式。
③这里将7条测试用例的逻辑全部封装在了sendRequest方法中，每条测试用例只需传递参数给sendRequest方法即可。在sendRequest方法中，首先通过MockMvcRequestBuilders构建一个请求对象，然后使用MockMvc对象调用该请求，接着使用andExpect()方法添加断言。在andExpect()方法中，通过提取后端返回的JSON与预期结果进行比较。
④在请求的调用和断言过程中可能会抛出异常，因此需要对异常进行处理。这里对异常处理的方式是捕获异常。
修改tesng.xml文件，修改以下粗体部分内容：
保存所做的修改，在testng.xml上用鼠标右击，从弹出的快捷菜单中选择“Run As → TestNG Suite”选项，查看测试报告，如图3-9所示。
图3-9
测试用例全部执行通过，运行结果与预期相符。