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go进阶--测试

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Go语言提供了go test 命令行工具，使用该工具可以很方便的进行测试。

不仅Go语言源码中大量使用go test，在各种开源框架中的应用也极为普遍。

目前go test支持的测试类型有：

  • 单元测试
  • 性能测试
  • 示例测试

1.单元测试

1.1项目结构

项目中单元测试的结构如下：

[GoExpert]
|--[src]
   |--[gotest]
      |--unit.go
      |--unit_test.go

其中，util.go为源代码文件，unit_test.go为测试文件。要保证测试文件以_test.go结尾。

1.2 源代码文件

源代码文件unit.go中包含一个Add()方法，如下所示：

package gotest

// Add 方法用于演示go test使用
func Add(a int, b int) int {
    return a + b
}

Add()方法仅提供两数加法，实际项目中不可能出现类似的方法，此处仅供单元测试示例。

1.3 单元测试

测试文件unit_test.go中包含一个测试方法TestAdd()，如下所示：

package gotest_test

import (
    "testing"
    "gotest"
)

func TestAdd(t *testing.T) {
    var a = 1
    var b = 2
    var expected = 3

    actual := gotest.Add(a, b)
    if actual != expected {
        t.Errorf("Add(%d, %d) = %d; expected: %d", a, b, actual, expected)
    }
}

通过package语句可以看到，测试文件属于gotest_test包，测试文件也可以跟源文件在同一个包，但常见的做法是创建一个包专用于测试，这样可以使测试文件和源文件隔离。GO源代码以及其他知名的开源框架通常会创建测试包，而且规则是在原包名上加上”_test”。

测试函数命名规则为TestXxx，其中“Test”为单元测试的固定开头，go test只会执行以此为开头的方法。紧跟“Test”是以首字母大写的单词，用于识别待测试函数。

测试函数参数并不是必须要使用的，但”testing.T”提供了丰富的方法帮助控制测试流程。

t.Errorf()用于标记测试失败，标记失败还有几个方法，在介绍testing.T结构时再详细介绍。

1.4 执行测试

命令行下，使用go test命令即可启动单元测试，如下所示：

$ go test
PASS
ok      gotest  0.378s

# 还可以使用交互的方式启动
$ go test -v unit_test.go
=== RUN   TestAdd
--- PASS: TestAdd (0.00s)
        unit_test.go:8: 3
PASS
ok          command-line-arguments        0.004s

通过打印可知，测试通过，花费时间为0.378s。

1.5 单元测试总结

  • 测试文件名必须以_test.go结尾；
  • 测试函数名必须以TestXxx开始；
  • 命令行下使用go test即可启动测试；

2.性能测试

2.1 项目结构

通常性能测试也称 基准测试， 目录结构如下

[GoExpert]
|--[src]
   |--[gotest]
      |--benchmark.go
      |--benchmark_test.go

其中benchmark.go为源代码文件，benchmark_test.go为测试文件。

2.2 源码文件

源代码文件benchmark.go中包含MakeSliceWithoutAlloc()和MakeSliceWithPreAlloc()两个方法，如下所示：

package gotest

// MakeSliceWithPreAlloc 不预分配
func MakeSliceWithoutAlloc() []int {
    var newSlice []int

    for i := 0; i < 100000; i++ {
        newSlice = append(newSlice, i)
    }

    return newSlice
}

// MakeSliceWithPreAlloc 通过预分配Slice的存储空间构造
func MakeSliceWithPreAlloc() []int {
    var newSlice []int

    newSlice = make([]int, 0, 100000)
    for i := 0; i < 100000; i++ {
        newSlice = append(newSlice, i)
    }

    return newSlice
}

两个函数分别用来测试切片预分配内存和不分配内存的性能问题。

两个方法都会构造一个容量为100000的切片，所不同的是MakeSliceWithPreAlloc()会预先分配内存，而MakeSliceWithoutAlloc()不预先分配内存，二者理论上存在性能差异，本次就来测试一下二者的性能差异。

2.3 测试文件

测试文件benchmark_test.go中包含两个测试方法，用于测试源代码中两个方法的性能，测试文件如下所示：

package gotest_test

import (
    "testing"
    "gotest"
)

func BenchmarkMakeSliceWithoutAlloc(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        gotest.MakeSliceWithoutAlloc()
    }
}

func BenchmarkMakeSliceWithPreAlloc(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        gotest.MakeSliceWithPreAlloc()
    }
}

性能测试函数命名规则为BenchmarkXxx，其中Xxx为自定义的标识，需要以大写字母开始，通常为待测函数。

testing.B提供了一系列的用于辅助性能测试的方法或成员，比如本例中的b.N表示循环执行的次数，而N值不用程序员特别关心，按照官方说法，N值是动态调整的，直到可靠地算出程序执行时间后才会停止，具体执行次数会在执行结束后打印出来。

2.4 执行测试

命令行下，使用go test -bench=.命令即可启动性能测试，如下所示：

$ go test -bench=.
BenchmarkMakeSliceWithoutAlloc-4            2000           1103822 ns/op
BenchmarkMakeSliceWithPreAlloc-4            5000            328944 ns/op
PASS
ok      gotest  4.445s

# 可以指定某个测试文件中运行性能测试
$ go test -v -bench=. benchmark_test.go

其中-bench为go test的flag，该flag指示go test进行性能测试，即执行测试文件中符合”BenchmarkXxx”规则的方法。

紧跟flag的为flag的参数，本例表示执行当前所有的性能测试。

通过输出可以直观的看出，BenchmarkMakeSliceWithoutAlloc执行了2000次，平均每次1103822纳秒，BenchmarkMakeSliceWithPreAlloc执行了5000次，平均每次328944纳秒。

从测试结果上看，虽然构造切片很快，但通过给切片预分配内存，性能还可以进一步提升，符合预期。关于原理分析，请参考Slice相关章节。

2.5 是如何工作的

benchmark 用例的参数 b *testing.B，有个属性 b.N 表示这个用例需要运行的次数。b.N 对于每个用例都是不一样的。

那这个值是如何决定的呢？b.N 从 1 开始，如果该用例能够在 1s 内完成，b.N 的值便会增加，再次执行。b.N 的值大概以 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 100 这样的序列递增，越到后面，增加得越快。

2.6 性能测试总结

  • 文件名必须以_test.go结尾；
  • 函数名必须以BenchmarkXxx开始；
  • 使用命令go test -bench=.即可开始性能测试；

3. 示例测试（example test）

示例测试平时很少用到，但是在很多流行的开源项目中能经常见到，它的目的是指导开发人员如何通过示例测试代码，衍生出对应功能的代码

3.1 项目结构

项目结构如下

[GoExpert]
|--[src]
   |--[gotest]
      |--example.go
      |--example_test.go

3.2 源码文件

源代码文件example.go中包含SayHello()、SayGoodbye()``PrintNames()三个方法，如下所示：

package gotest

import "fmt"

// SayHello 打印一行字符串
func SayHello() {
    fmt.Println("Hello World")
}

// SayGoodbye 打印两行字符串
func SayGoodbye() {
    fmt.Println("Hello,")
    fmt.Println("goodbye")
}

// PrintNames 打印学生姓名
func PrintNames() {
    students := make(map[int]string, 4)
    students[1] = "Jim"
    students[2] = "Bob"
    students[3] = "Tom"
    students[4] = "Sue"
    for _, value := range students {
        fmt.Println(value)
    }
}

这几个方法打印内容略有不同，分别代表一种典型的场景：

  • SayHello()：只有一行打印输出
  • SayGoodbye()：有两行打印输出
  • PrintNames()：有多行打印输出，且由于Map数据结构的原因，多行打印次序是随机的。

3.3 测试文件

测试文件example_test.go中包含3个测试方法，于源代码文件中的3个方法一一对应，测试文件如下所示：

package gotest_test

import "gotest"

// 检测单行输出
func ExampleSayHello() {
    gotest.SayHello()
    // OutPut: Hello World
}

// 检测多行输出
func ExampleSayGoodbye() {
    gotest.SayGoodbye()
    // OutPut:
    // Hello,
    // goodbye
}

// 检测乱序输出
func ExamplePrintNames() {
    gotest.PrintNames()
    // Unordered output:
    // Jim
    // Bob
    // Tom
    // Sue
}

例子测试函数命名规则为ExampleXxx，其中Xxx为自定义的标识，通常为待测函数名称。

三个测试函数分别代表三种场景：

  • ExampleSayHello()： 待测试函数只有一行输出，使用 // OutPut: 检测。
  • ExampleSayGoodbye()：待测试函数有多行输出，使用// OutPut: 检测，其中期望值也是多行。
  • ExamplePrintNames()：待测试函数有多行输出，但输出次序不确定，使用// Unordered output:检测。

注：字符串比较时会忽略前后的空白字符。

3.4 执行测试

命令行下，使用go test或go test example_test.go命令即可启动测试，如下所示：

3.5 总结

  1. 例子测试函数名需要以Example开头；
  2. 检测单行输出格式为// Output: <期望字符串>；
  3. 检测多行输出格式为// Output: \ <期望字符串> \ <期望字符串>，每个期望字符串占一行；
  4. 检测无序输出格式为// Unordered output: \ <期望字符串> \ <期望字符串>，每个期望字符串占一行；
  5. 测试字符串时会自动忽略字符串前后的空白字符；
  6. 如果测试函数中没有Output标识，则该测试函数不会被执行；
  7. 执行测试可以使用go test，此时该目录下的其他测试文件也会一并执行；
  8. 执行测试可以使用go test <xxx_test.go>，此时仅执行特定文件中的测试函数；

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