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Java单元测试典型案例集锦

ccvgpt 2025-03-04 10:58:57 基础教程 4 ℃

简介： 近期，阿里巴巴CTO线**卓越工程小组**举办了阿里巴巴第一届单元测试比赛《这！就是单测》并取得了圆满成功。


Java单元测试典型案例集锦

作者 | 陈昌毅(常意)

来源 | 阿里开发者公众号


前言

近期，阿里巴巴CTO线卓越工程小组举办了阿里巴巴第一届单元测试比赛《这！就是单测》并取得了圆满成功。本人有幸作为评委，在仔细地阅读了各个小组的单元测试用例后，发现了两大单元测试问题：

  1. 无效验证问题：
  2. 不进行有效地验证数据对象、抛出异常和调用方法。
  3. 测试方法问题：
  4. 不知道如何测试某些典型案例，要么错误地测试、要么不进行测试、要么利用集成测试来保证覆盖率。比如：
  5. ①错误地测试：利用测试返回节点占比来测试随机负载均衡策略；
  6. ②不进行测试：没有人针对虚基类进行单独地测试；
  7. ③利用集成测试：很多案例中，直接注入真实依赖对象，然后一起进行集成测试。

针对无效验证问题，在我的ATA文章《那些年，我们写过的无效单元测试》中，介绍了如何识别和解决单元测试无效验证问题，这里就不再赘述了。在本文中，作者收集了一些的Java单元测试典型案例，主要是为了解决这个测试方法问题。


1. 如何测试不可达代码

在程序代码中，由于无法满足进入条件，永远都不会执行到的代码，我们称之为"不可达代码"。不可达代码的危害主要有：复杂了代码逻辑，增加了代码运行和维护成本。不可达代码是可以由单元测试检测出来的——不管如何构造单元测试用例，都无法覆盖到不可达代码。

1.1. 案例代码

在下面的案例代码中，就存在一段不可达代码。

/**
 * 交易订单服务类
 */
@Service
public class TradeOrderService {
    /** 注入依赖对象 */
    /** 交易订单DAO */
    @Autowired
    private TradeOrderDAO tradeOrderDAO;

    /**
     * 查询交易订单
     * 
     * @param orderQuery 订单查询
     * @return 交易订单分页
     */
    public PageDataVO queryTradeOrder(TradeOrderQueryVO orderQuery) {
        // 查询交易订单
        // 查询交易订单: 总共数量
        Long totalSize = tradeOrderDAO.countByCondition(orderQuery);
        // 查询交易订单: 数据列表
        List dataList = null;
        if (NumberHelper.isPositive(totalSize)) {
            List tradeOrderList = tradeOrderDAO.queryByCondition(orderQuery);
            if (CollectionUtils.isNotEmpty(tradeOrderList)) {
                dataList = convertTradeOrders(tradeOrderList);
            }
        }

        // 返回分页数据
        return new PageDataVO<>(totalSize, dataList);
    }

    /**
     * 转化交易订单列表
     * 
     * @param tradeOrderList 交易订单DO列表
     * @return 交易订单VO列表
     */
    private static List convertTradeOrders(List tradeOrderList) {
        // 检查订单列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(tradeOrderList)) {
            return Collections.emptyList();
        }

        // 转化订单列表
        return tradeOrderList.stream().map(TradeOrderService::convertTradeOrder)
            .collect(Collectors.toList());
    }

    /**
     * 转化交易订单
     * 
     * @param tradeOrder 交易订单DO
     * @return 交易订单VO
     */
    private static TradeOrderVO convertTradeOrder(TradeOrderDO tradeOrder) {
        TradeOrderVO tradeOrderVO = new TradeOrderVO();
        tradeOrderVO.setId(tradeOrder.getId());
        // ...
        return tradeOrderVO;
    }
}

由于方法convertTradeOrders（转化交易订单列表）传入的参数tradeOrderList（交易订单列表）不可能为空，所以“检查订单列表”这段代码是不可达代码。

        // 检查订单列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(tradeOrderList)) {
            return Collections.emptyList();
        }

1.2. 方案1：删除不可达代码（推荐）

最简单的方法，就是删除方法convertTradeOrders（转化交易订单列表）中的不可达代码。

/**
 * 转化交易订单列表
 * 
 * @param tradeOrderList 交易订单DO列表
 * @return 交易订单VO列表
 */
private static List convertTradeOrders(List tradeOrderList) {
    return tradeOrderList.stream().map(TradeOrderService2::convertTradeOrder)
        .collect(Collectors.toList());
}

1.3. 方案2：利用不可达代码（推荐）

还有一种方法，把不可达代码利用起来，可以降低方法queryTradeOrder（查询交易订单）的代码复杂度。

/**
 * 查询交易订单
 * 
 * @param orderQuery 订单查询
 * @return 交易订单分页
 */
public PageDataVO queryTradeOrder(TradeOrderQueryVO orderQuery) {
    // 查询交易订单
    // 查询交易订单: 总共数量
    Long totalSize = tradeOrderDAO.countByCondition(orderQuery);
    // 查询交易订单: 数据列表
    List dataList = null;
    if (NumberHelper.isPositive(totalSize)) {
        List tradeOrderList = tradeOrderDAO.queryByCondition(orderQuery);
        dataList = convertTradeOrders(tradeOrderList);
    }

    // 返回分页数据
    return new PageDataVO<>(totalSize, dataList);
}

1.4. 方案3：测试不可达代码（不推荐）

对于一些祖传代码，有些小伙伴不敢删除代码。在某些情况下，可以针对不可达代码进行单独测试。

/**
 * 测试: 转化交易订单列表-交易订单列表为空
 * 
 * @throws Exception 异常信息
 */
@Test
public void testConvertTradeOrdersWithTradeOrderListEmpty() throws Exception {
    List tradeOrderList = null;
    Assert.assertSame("交易订单列表不为空", Collections.emptyList(),
        Whitebox.invokeMethod(TradeOrderService1.class, "convertTradeOrders", tradeOrderList));
}


2. 如何测试内部的构造方法

在这次单元测试总决赛中，有一个随机负载均衡策略，需要针对Random（随机数）进行单元测试。

2.1. 代码案例

按照题目要求，编写了一个简单的随机负载均衡策略。

/**
 * 随机负载均衡策略类
 */
public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {
    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    @Override
    public ServerNode selectNode(List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 检查节点列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {
            return null;
        }

        // 计算随机序号
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        int randomIndex = new Random().nextInt(totalWeight);

        // 查找对应节点
        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {
            int currentWeight = serverNode.getWeight();
            if (currentWeight > randomIndex) {
                return serverNode;
            }
            randomIndex -= currentWeight;
        }
        return null;
    }
}

2.2. 方法1：直接测试法（不推荐）

有些参赛选手，不知道如何测试随机数（主要原因是因为不知道如何Mock构造方法），所以直接利用测试返回节点占比来测试随机负载均衡策略。

/**
 * 随机负载均衡策略测试类
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class RandomLoadBalanceStrategyTest {
    /** 定义测试对象 */
    /** 随机负载均衡策略 */
    @InjectMocks
    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;

    /**
     * 测试: 选择服务节点-随机
     * 
     * @throws Exception 异常信息
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithRandom() throws Exception {
        int nodeCount1 = 0;
        int nodeCount2 = 0;
        int nodeCount3 = 0;
        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);
        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);
        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);
        List serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);
        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
            if (serviceNode == serverNode1) {
                nodeCount1++;
            } else if (serviceNode == serverNode2) {
                nodeCount2++;
            } else if (serviceNode == serverNode3) {
                nodeCount3++;
            }
        }
        Assert.assertEquals("节点1占比不一致", serverNode1.getWeight() / 60.0D, nodeCount1 / 1000.0D, 1E-3D);
        Assert.assertEquals("节点2占比不一致", serverNode2.getWeight() / 60.0D, nodeCount2 / 1000.0D, 1E-3D);
        Assert.assertEquals("节点3占比不一致", serverNode3.getWeight() / 60.0D, nodeCount3 / 1000.0D, 1E-3D);
    }
}

这个测试用例主要存在3个问题：

  1. 执行时间长：被测方法需要被执行1000遍；
  2. 不一定通过：由于随机数是随机，并不一定保证比例，所以导致测试用例并不一定通过；
  3. 测试目标变更：单测测试的测试目标应该是负载均衡逻辑，现在感觉测试目标变成了Random方法。

2.3. 方法2：直接mock法（不推荐）

用过PowerMockito高级功能的，知道如何去Mock构造方法。

/**
 * 随机负载均衡策略测试类
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(RandomLoadBalanceStrategy.class)
public class RandomLoadBalanceStrategyTest {
    /** 定义测试对象 */
    /** 随机负载均衡策略 */
    @InjectMocks
    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;

    /**
     * 测试: 选择服务节点-第一个节点
     * 
     * @throws Exception 异常信息
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithFirstNode() throws Exception {
        // 模拟依赖方法
        Random random = Mockito.mock(Random.class);
        Mockito.doReturn(9).when(random).nextInt(Mockito.anyInt());
        PowerMockito.whenNew(Random.class).withNoArguments().thenReturn(random);

        // 调用测试方法
        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);
        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);
        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);
        List serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);
        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();
        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);

        // 验证依赖方法
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        Mockito.verify(random).nextInt(totalWeight);
    }
}

但是，这个测试用例也存在问题：需要把RandomLoadBalanceStrategy加到@PrepareForTest注解中，导致Jacoco无法统计单元测试的覆盖率。


2.4. 方法3：工具方法法（推荐）

其实，随机数生成，还有很多工具方法，我们可以利用工具方法RandomUtils.nextInt代替构造方法。

2.4.1. 重构代码

/**
 * 随机负载均衡策略类
 */
public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {
    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    @Override
    public ServerNode selectNode(List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 检查节点列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {
            return null;
        }

        // 计算随机序号
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        int randomIndex = RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);

        // 查找对应节点
        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {
            int currentWeight = serverNode.getWeight();
            if (currentWeight > randomIndex) {
                return serverNode;
            }
            randomIndex -= currentWeight;
        }
        return null;
    }
}

2.4.2. 测试用例

/**
 * 随机负载均衡策略测试类
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(RandomUtils.class)
public class RandomLoadBalanceStrategyTest {
    /** 定义测试对象 */
    /** 随机负载均衡策略 */
    @InjectMocks
    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;

    /**
     * 测试: 选择服务节点-第一个节点
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithFirstNode() {
        // 模拟依赖方法
        PowerMockito.mockStatic(RandomUtils.class);
        PowerMockito.when(RandomUtils.nextInt(Mockito.eq(0), Mockito.anyInt())).thenReturn(9);

        // 调用测试方法
        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);
        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);
        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);
        List serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);
        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();
        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);

        // 验证依赖方法
        PowerMockito.verifyStatic(RandomUtils.class);
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);
    }
}

2.5. 方法4：注入对象法（推荐）

如果不愿意使用工具方法，也可以注入依赖对象，我们可以利用RandomProvider（随机数提供者）来代替构造方法。

2.5.1. 重构代码

/**
 * 随机负载均衡策略类
 */
public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {
    /** 注入依赖对象 */
    /** 随机数提供者 */
    @Autowired
    private RandomProvider randomProvider;

    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    @Override
    public ServerNode selectNode(List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 检查节点列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {
            return null;
        }

        // 计算随机序号
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        int randomIndex = randomProvider.nextInt(totalWeight);

        // 查找对应节点
        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {
            int currentWeight = serverNode.getWeight();
            if (currentWeight > randomIndex) {
                return serverNode;
            }
            randomIndex -= currentWeight;
        }
        return null;
    }
}

2.5.2. 测试用例

/**
 * 随机负载均衡策略测试类
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class RandomLoadBalanceStrategyTest {
    /** 模拟依赖方法 */
    /** 随机数提供者 */
    @Mock
    private RandomProvider randomProvider;

    /** 定义测试对象 */
    /** 随机负载均衡策略 */
    @InjectMocks
    private RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy;

    /**
     * 测试: 选择服务节点-第一个节点
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithFirstNode() {
        // 模拟依赖方法
        Mockito.doReturn(9).when(randomProvider).nextInt(Mockito.anyInt());

        // 调用测试方法
        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);
        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);
        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);
        List serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);
        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();
        ServerNode serviceNode = randomLoadBalanceStrategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);

        // 验证依赖方法
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        Mockito.verify(randomProvider).nextInt(totalWeight);
    }
}


3. 如何测试虚基类和子类

在这次单元测试比赛中，很多选手都编写了虚基类，但是没有看到任何一个选手针对虚基类进行了单独的测试。

3.1. 案例代码

这里，以Diamond属性配置加载为例说明。

3.1.1. 虚基类定义

首先，定义一个通用的虚基类，定义了需要子类实现的虚方法，实现了通用的配置解析方法。

/**
 * 虚属性回调类
 *
 * @param  配置类型
 */
@Slf4j
public abstract class AbstractPropertiesCallback implements DiamondDataCallback {
    /** 注入依赖对象 */
    /** 环境 */
    @Autowired
    private Environment environment;
    /** 转化服务 */
    @Autowired
    private ConversionService conversionService;

    /**
     * 接收到数据
     *
     * @param data 配置数据
     */
    @Override
    public void received(String data) {
        // 获取配置参数
        String configName = getConfigName();
        Assert.notNull(configName, "配置名称不能为空");
        T configInstance = getConfigInstance();
        Assert.notNull(configInstance, "配置实例不能为空");

        // 解析配置数据
        try {
            log.info("绑定属性配置文件开始: configName={}", configName);
            Properties properties = new Properties();
            byte[] bytes = Optional.ofNullable(data.getBytes()).orElseGet(() -> new byte[0]);
            InputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
            properties.load(bufferedReader);
            Bindable bindable = Bindable.ofInstance(configInstance);
            Binder binder = new Binder(ConfigurationPropertySources.from(
                new PropertiesPropertySource(configName, properties)),
                new PropertySourcesPlaceholdersResolver(environment), conversionService);
            BindResult result = binder.bind(configName, bindable);
            if (!result.isBound()) {
                log.error("绑定属性配置文件失败: configName={}", configName);
                return;
            }
            log.info("绑定属性配置文件成功: configName={}, configInstance={}", configName, JSON.toJSONString(configInstance));
        } catch (IOException | RuntimeException e) {
            log.error("绑定属性配置文件异常: configName={}", configName, e);
        }
    }

    /**
     * 获取配置名称
     *
     * @return 配置名称
     */
    @NonNull
    protected abstract String getConfigName();

    /**
     * 获取配置实例
     *
     * @return 配置实例
     */
    @NonNull
    protected abstract T getConfigInstance();
}

3.1.2. 子类实现

其次，定义了具体配置的子类，简单地实现了基类定义的虚方法。

/**
 * 例子配置回调类
 */
@DiamondListener(groupId = "unittest-example", dataId = "example.properties", executeAfterInit = true)
public class ExampleConfigCallback extends AbstractPropertiesCallback {
    /** 注入依赖对象 */
    /** 例子配置 */
    @Resource
    private ExampleConfig exampleConfig;

    /**
     * 获取配置名称
     *
     * @return 配置名称
     */
    @Override
    protected String getConfigName() {
        return "example";
    }

    /**
     * 获取配置实例
     *
     * @return 配置实例
     */
    @Override
    protected ExampleConfig getConfigInstance() {
        return exampleConfig;
    }
}

3.2. 方法1：联合测试法（不推荐）

最简单的测试方法，就是通过子类对虚基类进行联合测试，这样同时把子类和虚基类都测试了。

/**
 * 例子配置回调测试类
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class ExampleConfigCallbackTest {
    /** 定义静态常量 */
    /** 资源路径 */
    private static final String RESOURCE_PATH = "testExampleConfigCallback/";

    /** 模拟依赖对象 */
    /** 配置环境 */
    @Mock
    private ConfigurableEnvironment environment;
    /** 转化服务 */
    @Mock
    private ConversionService conversionService;

    /** 定义测试对象 */
    /** BOSS取消费配置回调 */
    @InjectMocks
    private ExampleConfigCallback exampleConfigCallback;

    /**
     * 测试: 接收-正常
     */
    @Test
    public void testReceivedWithNormal() {
        // 模拟依赖对象
        ExampleConfig exampleConfig = new ExampleConfig();
        Whitebox.setInternalState(exampleConfigCallback, "exampleConfig", exampleConfig);

        // 调用测试方法
        String text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.properties");
        exampleConfigCallback.received(text);

        // 验证依赖对象
        text = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.json");
        Assert.assertEquals("取消费用配置不一致", text, JSON.toJSONString(exampleConfig, SerializerFeature.MapSortField));
    }
}

3.3. 方法2：独立测试法（推荐）

其实，更好的方法是对虚基类和子类独立单元测试。

3.3.1. 基类测试

虚基类的单元测试，专注于虚基类的通用配置解析。

/**
 * 虚属性回调测试类
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class AbstractPropertiesCallbackTest {
    /** 静态常量相关 */
    /** 资源目录 */
    private static final String RESOURCE_PATH = "testAbstractPropertiesCallback/";

    /** 模拟依赖对象 */
    /** 环境 */
    @Mock
    private ConfigurableEnvironment environment;
    /** 转化服务 */
    @Mock
    private ConversionService conversionService;

    /** 定义测试对象 */
    /** 虚属性回调 */
    @InjectMocks
    private AbstractPropertiesCallback propertiesCallback =
        CastUtils.cast(Mockito.spy(AbstractPropertiesCallback.class));

    /**
     * 测试: 接收到-正常
     */
    @Test
    public void testReceivedWithNormal() {
        // 模拟依赖方法
        // 模拟依赖方法: propertiesCallback.getConfigName
        String configName = "example";
        Mockito.doReturn(configName).when(propertiesCallback).getConfigName();
        // 模拟依赖方法: propertiesCallback.getConfigInstance
        ExampleConfig configInstance = new ExampleConfig();
        Mockito.doReturn(configInstance).when(propertiesCallback).getConfigInstance();

        // 调用测试方法
        String text1 = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.properties");
        propertiesCallback.received(text1);
        String text2 = ResourceHelper.getResourceAsString(getClass(), RESOURCE_PATH + "exampleConfig.json");
        Assert.assertEquals("任务配置不一致", text2, JSON.toJSONString(configInstance));

        // 验证依赖方法
        // 验证依赖方法: propertiesCallback.received
        Mockito.verify(propertiesCallback).received(text1);
        // 验证依赖方法: propertiesCallback.getConfigName
        Mockito.verify(propertiesCallback).getConfigName();
        // 验证依赖方法: propertiesCallback.getConfigInstance
        Mockito.verify(propertiesCallback).getConfigInstance();
    }
}

3.3.2. 子类测试

子类的单元测试，专注于对虚基类定义虚方法的实现，避免了每个子类都要针对虚基类的通用配置解析进行测试。

/**
 * 例子配置回调测试类
 */
@RunWith(MockitoJUnitRunner.class)
public class ExampleConfigCallbackTest {
    /** 定义测试对象 */
    /** BOSS取消费配置回调 */
    @InjectMocks
    private ExampleConfigCallback exampleConfigCallback;
    
    /**
     * 测试: 获取配置实例
     */
    @Test
    public void testGetConfigInstance() {
        Assert.assertEquals("配置实例不一致", exampleConfig, exampleConfigCallback.getConfigInstance());
    }

    /**
     * 测试: 获取配置名称
     */
    @Test
    public void testGetConfigName() {
        Assert.assertEquals("配置名称不一致", "example", exampleConfigCallback.getConfigName());
    }
}


4. 如何测试策略模式的策略服务

4.1. 案例代码

在这次单元测试比赛中，很多选手都编写了策略服务类，但是没有看到任何一个选手针对策略服务类进行了单独的测试。这里，还是以负载均衡的策略服务为例说明。

4.1.1. 策略接口

首先，定义一个负载均衡策略接口。

/**
 * 负载均衡策略接口
 */
public interface LoadBalanceStrategy {
    /**
     * 支持策略类型
     * 
     * @return 策略类型
     */
    LoadBalanceStrategyType supportType();

    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    ServerNode selectNode(List serverNodeList, ClientRequest clientRequest);
}

4.1.2. 策略服务

其次，实现一个负载均衡策略服务，根据负载均衡策略类型选择对应的负载均衡策略来执行。

/**
 * 负载均衡服务类
 */
public class LoadBalanceService {
    /** 负载均衡策略映射 */
    private final Map strategyMap;

    /**
     * 构造方法
     * 
     * @param strategyList 负载均衡策略列表
     */
    public LoadBalanceService(List strategyList) {
        strategyMap = new EnumMap<>(LoadBalanceStrategyType.class);
        for (LoadBalanceStrategy strategy : strategyList) {
            strategyMap.put(strategy.supportType(), strategy);
        }
    }

    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param strategyType 策略类型
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    public ServerNode selectNode(LoadBalanceStrategyType strategyType,
        List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 获取负载均衡策略
        LoadBalanceStrategy strategy = strategyMap.get(strategyType);
        if (Objects.isNull(strategy)) {
            throw new BusinessException("负载均衡策略不存在");
        }

        // 执行负载均衡策略
        return strategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
    }
}

4.1.3. 策略实现

最后，实现一个随机负载均衡策略实现类。

/**
 * 随机负载均衡策略类
 */
public class RandomLoadBalanceStrategy implements LoadBalanceStrategy {
    /**
     * 支持策略类型
     * 
     * @return 策略类型
     */
    @Override
    public LoadBalanceStrategyType supportType() {
        return LoadBalanceStrategyType.RANDOM;
    }

    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    @Override
    public ServerNode selectNode(List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 检查节点列表
        if (CollectionUtils.isEmpty(serverNodeList)) {
            return null;
        }

        // 计算随机序号
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        int randomIndex = RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);

        // 查找对应节点
        for (ServerNode serverNode : serverNodeList) {
            int currentWeight = serverNode.getWeight();
            if (currentWeight > randomIndex) {
                return serverNode;
            }
            randomIndex -= currentWeight;
        }
        return null;
    }
}

4.2. 方法1：联合测试法（不推荐）

很多时候，策略模式是用来优化if-else代码的。所以，采用联合测试法（策略服务和策略实现同时测试），能够最大限度地利用原有的单元测试代码。

/**
 * 负载均衡服务测试类
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(RandomUtils.class)
public class LoadBalanceServiceTest {
    /**
     * 测试: 选择服务节点-正常
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithNormal() {
        // 模拟依赖方法
        PowerMockito.mockStatic(RandomUtils.class);
        PowerMockito.when(RandomUtils.nextInt(Mockito.eq(0), Mockito.anyInt())).thenReturn(9);

        // 调用测试方法
        ServerNode serverNode1 = new ServerNode(1L, 10);
        ServerNode serverNode2 = new ServerNode(2L, 20);
        ServerNode serverNode3 = new ServerNode(3L, 30);
        List serverNodeList = Arrays.asList(serverNode1, serverNode2, serverNode3);
        ClientRequest clientRequest = new ClientRequest();
        RandomLoadBalanceStrategy randomLoadBalanceStrategy = new RandomLoadBalanceStrategy();
        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(randomLoadBalanceStrategy));
        ServerNode serviceNode = loadBalanceService.selectNode(LoadBalanceStrategyType.RANDOM,
            serverNodeList, clientRequest);
        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode1, serviceNode);

        // 验证依赖方法
        PowerMockito.verifyStatic(RandomUtils.class);
        int totalWeight = serverNodeList.stream().mapToInt(ServerNode::getWeight).sum();
        RandomUtils.nextInt(0, totalWeight);
    }
}

策略模式的联合测试法主要有以下问题：

  1. 策略服务依赖于策略实现，需要了解策略实现的具体逻辑，才能写出策略服务的单元测试；
  2. 对于策略服务来说，该单元测试并不关心策略服务的实现，这是黑盒测试而不是白盒测试。

如果我们对策略服务进行以下破坏，该单元测试并不能发现问题：

  1. strategyMap没有根据strategyList生成；
  2. strategyMap.get(strategyType)为空时，初始化一个RandomLoadBalanceStrategy。
/**
 * 负载均衡服务类
 */
public class LoadBalanceService {
    /** 负载均衡策略映射 */
    private final Map strategyMap;

    /**
     * 构造方法
     * 
     * @param strategyList 负载均衡策略列表
     */
    public LoadBalanceService(List strategyList) {
        strategyMap = new EnumMap<>(LoadBalanceStrategyType.class);
    }

    /**
     * 选择服务节点
     * 
     * @param strategyType 策略类型
     * @param serverNodeList 服务节点列表
     * @param clientRequest 客户请求
     * @return 服务节点
     */
    public ServerNode selectNode(LoadBalanceStrategyType strategyType,
        List serverNodeList, ClientRequest clientRequest) {
        // 获取负载均衡策略
        LoadBalanceStrategy strategy = strategyMap.get(strategyType);
        if (Objects.isNull(strategy)) {
            strategy = new RandomLoadBalanceStrategy();
        }

        // 执行负载均衡策略
        return strategy.selectNode(serverNodeList, clientRequest);
    }
}

4.3. 方法2：独立测试法（推荐）

现在，先假设策略实现RandomLoadBalanceStrategy（随机负载均衡策略）不存在，直接对策略服务LoadBalanceService（负载均衡服务）独立测试，而且是分别对构造方法和selectNode（选择服务节点）方法进行独立测试。其中，测试构造方法是为了保证strategyMap构造逻辑没有问题，测试selectNode（选择服务节点）方法是为了保证选择策略逻辑没有问题。

/**
 * 负载均衡服务测试类
 */
public class LoadBalanceServiceTest {
    /**
     * 测试: 构造方法
     */
    @Test
    public void testConstructor() {
        // 模拟依赖方法
        LoadBalanceStrategy loadBalanceStrategy = Mockito.mock(LoadBalanceStrategy.class);
        Mockito.doReturn(LoadBalanceStrategyType.RANDOM).when(loadBalanceStrategy).supportType();

        // 调用测试方法
        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(loadBalanceStrategy));
        Map strategyMap =
            Whitebox.getInternalState(loadBalanceService, "strategyMap");
        Assert.assertEquals("策略映射大小不一致", 1, strategyMap.size());
        Assert.assertEquals("策略映射对象不一致", loadBalanceStrategy, strategyMap.get(LoadBalanceStrategyType.RANDOM));

        // 验证依赖方法
        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).supportType();
    }

    /**
     * 测试: 选择服务节点-正常
     */
    @Test
    public void testSelectNodeWithNormal() {
        // 模拟依赖方法
        LoadBalanceStrategy loadBalanceStrategy = Mockito.mock(LoadBalanceStrategy.class);
        // 模拟依赖方法: loadBalanceStrategy.supportType
        Mockito.doReturn(LoadBalanceStrategyType.RANDOM).when(loadBalanceStrategy).supportType();
        // 模拟依赖方法: loadBalanceStrategy.selectNode
        ServerNode serverNode = Mockito.mock(ServerNode.class);
        Mockito.doReturn(serverNode).when(loadBalanceStrategy)
            .selectNode(Mockito.anyList(), Mockito.any(ClientRequest.class));

        // 调用测试方法
        List serverNodeList = CastUtils.cast(Mockito.mock(List.class));
        ClientRequest clientRequest = Mockito.mock(ClientRequest.class);
        LoadBalanceService loadBalanceService = new LoadBalanceService(Arrays.asList(loadBalanceStrategy));
        Assert.assertEquals("服务节点不一致", serverNode,
            loadBalanceService.selectNode(LoadBalanceStrategyType.RANDOM, serverNodeList, clientRequest));

        // 验证依赖方法
        // 验证依赖方法: loadBalanceStrategy.supportType
        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).supportType();
        // 验证依赖方法: loadBalanceStrategy.selectNode
        Mockito.verify(loadBalanceStrategy).selectNode(serverNodeList, clientRequest);
    }
}

其实，不只是策略模式，很多模式下都不建议联合测试，而是推荐采用独立的单元测试。因为单元测试是白盒测试——一种专注于自身代码逻辑的测试。


5. 如何测试Lambda表达式

在有些单元测试中，Lambda表达式并不一定被执行，所以导致Lambda表达式没有被测试。


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