有关Junit的多线程测试

red-hat

Junit和许多开源软件项目集成在一起，但是Junit执行多线程的单元测试有一些问题。这篇文章介绍Junit的一个扩展类库———GroboUtils，这个类库被设计为来解决这些问题，并且使在Junit中进行单元测试成为可能。对Junit和线程有一个基本的理解是有好处的，但对于本篇文章的读者来说不是必需的。

介绍

    如果你已经在一个开源的Java项目上工作，或者读了许多有关“极限编程”和其它“快速开发模式”的书籍，那么，你很有可能已经听说过有关Junit的事情。它是由Erich Gamma和Kent Beck编写的，Junit是一个Java的自动测试的框架，它允许你为你的软件定义的“单元测试”———不管是测试程序还是功能代码，通常都是基于方法调用方法的。

    Junit能在很多方面帮助你的开发团队———在一些文章中已经包含了很多这方面的介绍。但从一个开者到另一个开发者，Junit实际上只专箸于两件事：

1、它强制你使用自己的代码。你的测试代码只是作为你的产品代码的客户端，从客户端的描述所获得的对你的软件的了解，能够帮助你标识出在API中的错误以及怎样改进代码，使其最终达到可以使用的目的。

2、它会给你对软件中改变带来信心，如果你的测试用例被中断，你就是立刻知道错误。在一天工作结束的时候，如果测试提示是绿色的，则代码是正确，你可以自信的检查它。

    但是Junit不是解决所有软件测试中问题，第三方的扩展类库，例如HttpUnit,JwebUnit,XMLUnit等，已经认识到这些框架中不足，并且通过添加功能弥补不足，这些不足之一就是Junit不包含多线程的单元测试。

    在这篇文章中，我们会看到一个很少有人知道的解决这个问题的扩展类库。我们通过建立Junit框架开始，并且运行一个例子来展示Junit在线程没试中的不足。在我们认识了Junit在线程测试方面的不足之后，我们通过一个使用GroboUtils框架的例子来讨论GroboUnitls

线程回顾

    对于那些不熟悉线程的人来说，在这一点上是非常不安的（一点都不夸大），离开你的系统，我们将对线做一个简单的介绍。线程允许你的软件有多个任务，也就是说可以同时可做两件事情。
    在Khalid Mugal和Rolf Rasmussen的书（A Programmer's Guide to Java Certification）中，对线程做了下面这样的简短描述：
    一个线程是一个程序中的可执行单元，它是被独立执行的。在运行时，在程序中的线程有一个公共的内存空间，因此，能够共享数据和代码；也就是说，它们是轻量级的。它也共享正在运行程序的进程。
Java 线程使运行时环境异步，它允许不同的任务同时被执行。（p.272）

    在web应用程序中，许多用户可能同时发请求给你的软件。当你写单元测试对你的代码进行压力测试时，你需要模拟许多并发事件，如果你在开发健壮的中间件，这样做是尤其重要的。对于这些组件，使用线程测试是一个好的想法。

不幸的是，Junit在这方面是不足的。

有关Junit和多线程测试的问题

    如果你想验证下列代码，你需要下载并安装Junit。按着指示去做，以便能够在Junit的网站能够找到它。不要过分追求细节，我们将简要的介绍Junit是怎样工作的。要写一个Junit的测试，你必须首先创建一个扩展于junit.framework.TestCase（Juint中的基本测试类）的测试类。

    Main()方法和suite()方法被用启动测试。无论是从命令行还是IDE集成开发环境窗口，必须确保junit.jar在你的CLASSPATH环境变量里指定。然后为BadExampleTest.Class类编译运行下列代码：
import junit.framework.*;
public class BadExampleTest extends TestCase {
// For now, just verify that the test runs
public void testExampleThread()
throws Throwable {
System.out.println("Hello, World");
}
public static void main (String[] args) {
String[] name =
{ BadExampleTest.class.getName() };
junit.textui.TestRunner.main(name);
}
public static Test suite() {
return new TestSuite(
BadExampleTest.class);
}
}

    运行BadExampleTest来验证所建立的每一件事情的正确性。一旦，main()被调用，Junit框架将自动的执行任意一个用“test”开关命名的方法。继续并试着运行测试类。如果你正确的做了每一件事，它应该在输出窗口打印出“Hello World”。
    现在，我们要给程序添加一个线程类。我将通过扩展java.lang.Runnable接口来做这件事情。最后，我们将改变策略，并且扩展一个使线程自动创建的类。
在DelayedHello的构造器中，我们创建一个新的线程并且调用它的start()方法。
import junit.framework.*;
public class BadExampleTest extends TestCase {
private Runnable runnable;
public class DelayedHello
implements Runnable {
private int count;
private Thread worker;
private DelayedHello(int count) {
this.count = count;
worker = new Thread(this);
worker.start();
}
public void run() {
try {
Thread.sleep(count);
System.out.println(
"Delayed Hello World");
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public void testExampleThread()
throws Throwable {
System.out.println("Hello, World"); //1
runnable = new DelayedHello(5000); //2
System.out.println("Goodbye, World"); //3
}
public static void main (String[] args) {
String[] name =
{ BadExampleTest.class.getName() };
junit.textui.TestRunner.main(name);
}
public static Test suite() {
return new TestSuite(
BadExampleTest.class);
}
}

testExampleThread()方法实际上称不上是一个测试方法，实际上，你想使测试自动化，并且不想把检查结果输出到控制台，但是，这里却是这样的，因此，这一点示范了Junit是不支持多线程的。
注意：testExampleThread()方法执行三项任务：
1、 打印“Hello,World”；
2、 初始化并起动一个支持打印“Delayed Hello World.”线程；
3、 打印“Goodbye,World”。

    如果你运行这个测试类，你会注意到一些错误。TextHellWorld()方法像你期望的那样运行和结束。它没有发出任何有关线程的异常，但是你却不会接受到来自线程的返回信息。注意，你不会看到“Delayed Hello World”。为什么？因为线程还在激活状态的时候，Junit已经执行完成。问题发生在下面这行，使线程执行结束的时候，你的测试不能反映出它的执行结果。这个问题行是在Junit的TestRunner中。它没有被设计成搜寻Runnable实例，并且等待这些线程发出报告，它只是执行它们并且忽略了它们的存在。因为这个原因，几乎不可能在Junit中编写和维护多线程的单元测试。

进入GroboUtils

    GroboUtils是Matt Albrecht编写的一个开源项目，它的目标是扩展Java的测试可能性。GroboUtils被发布在MIT许可下，这使它可以很友好的包含到其它的开源项目中。

Grobo TestingJUnit 子项目

    GroboUtils被列入与同类测试方面有关的试验的子项目。这篇文章的焦点集中在Grobo TestingJUnit 子项目，它为Junit引入了一个支持多线程测试的扩展类库。（这个子项目还引入了集成测试和严重错误的概念，但是这些特征超出了这篇文章所讨论的范围。）

    在GroboTestingJUnit子项目内是BroboTestingJUnit-1.1.0-core.jar类库，它包含了MultiThreadedTestRunner和TestRunnable类，这两个类是对Junit进行扩展处理多线程测试所必须的。

TestRunnable类

    TestRunnalbe类扩展了junit.framework.Assert类并且实现了java.lang.Runnable接口。你可以在你的测试类内定义TestRunnable对象做为内隐类。虽然，传统的线程类实现一个run()方法，但是你的嵌套TestRunnable类必须实现runTest()方法来替代run()方法。这个方法将被MultiThreadedTestRunner类在运行时调用，因此你不应该在构造器中调用它。

MultiThreadedTestRunner类

    MultiThreadedTestRunner是一个允许把异步运行的线程数组放入Junit内一个框架。这个类在它的构造器中接受一个TestRunnable实例的数组做为参数。一旦建立了这个类的一个实例，它的runTestRunnables()方法就应该被调用开始执行线程测试。

    和标准的JunitTestRunner不一样，MultiThreadedTestRunner将等待，直到所有的线程执行终止退出。这样就强制Junit在线程执行任务的时候进行等待，从而巧妙的解决了我们前面提出的问题。让我们来看一下GroboUtils和Junit是怎样集成的。

编写多线程测试

    现在把上面例子中的内隐类扩展自net.sourceforge.groboutils.junit.vl.TestRunnable包，我们必须像下面这样来重写runTest()方法。
private class DelayedHello
extends TestRunnable {
private String name;
private DelayedHello(
String name) {
this.name = name;
}
public void runTest() throws Throwable {
long l;
l = Math.round(2 + Math.random() * 3);

// Sleep between 2-5 seconds
Thread.sleep(l * 1000);
System.out.println(
"Delayed Hello World " + name);
}
}

    这时，我们全然不用创建工作线程。MultiThreadedTestRunner将在底层做这件事情，你重写runTest()方法来替实现run()方法，runTest()方法被后面的MultiThreadedTestRunner类调用———我们自己不会调用它。
一旦TestRunnable被定义，我们必须定义新的测试用例。在我们的testExampleThread()方法中，我们实例化了几个TestRunnable对象，并且把它们添加到一个数组中。然后，示例化MultiThreadedTestRunner类，把TestRunnable对象数组做为参数传递给这人类的构造子函数。现在，我们有了一个MultiThreadedTestRunner类的实例，我们就可以调用它的runTestRunnables()方法来执行测试。

    MultiThreadedTestRunner（和Junit中的TestRunner不一样）在继续执行之前，将等待每一个线程运行终止。它也为通过构造器传递给它的每个TestRunnalbe对象创建工作线程并且调用异步的start()方法。这就意味着你没有必要通过创建你自己的线程来跳过这个障碍———MultiThreadedTestRunner会为你做这件事。下面是ExampleTest的最终版：
import junit.framework.*;
import net.sourceforge.groboutils.junit.v1.*;
public class ExampleTest extends TestCase {
private TestRunnable testRunnable;
private class DelayedHello
extends TestRunnable {
private String name;
private DelayedHello(
String name) {
this.name = name;
}
public void runTest() throws Throwable {
long l;
l = Math.round(2 + Math.random() * 3);
// Sleep between 2-5 seconds
Thread.sleep(l * 1000);
System.out.println(
"Delayed Hello World " + name);
}
}
/**在你的测试用例中使用MultiThreadedTestRunner,
* MTTR需要一个TestRunnable对象做为它的构造器的参数

* MTTR创建以后，调用runTestRunnables()方法来运行它
*/
public void testExampleThread()
throws Throwable {

//实例化 TestRunnable 类
TestRunnable tr1, tr2, tr3;
tr1 = new DelayedHello("1");
tr2 = new DelayedHello("2");
tr3 = new DelayedHello("3");

//把实例传递给 MTTR
TestRunnable[] trs = {tr1, tr2, tr3};
MultiThreadedTestRunner mttr =
new MultiThreadedTestRunner(trs);
//执行MTTR和线程
mttr.runTestRunnables();
}
/**
* 标准的 main() 和 suite() 方法
*/
public static void main (String[] args) {
String[] name =
{ ExampleTest.class.getName() };
junit.textui.TestRunner.main(name);
}
public static Test suite() {
return new TestSuite(ExampleTest.class);
}
}

    上面的例子中，每个线程将会在你发出测试指令后，在2到5秒之间向你返回它们的输出，它们不仅按时间显示，而且是以一个随机的顺序来显示。这个单元测试只有所有的线程都执行完成后才会结束。由于外加了MultiThreadedTestRunner，所以Junit继续执行测试用例之前，必须耐心的等待TestRunnables执行完成它们的工作，做为可选项，你可以为MultiThreadedTestRunner的执行分配最大的执行时间（这样以便你脱离线程，而不挂起测试）。
要编译运行ExampleTest，你必须在你的CLASSPATH环境变量中指定junit.jar和GroboUtils-2-core.jar两个类库的位置。这样你就会看到每人线程以随机的顺序来输出　“Delayed Hedllo World”

结束语

    写一个多线程的单元测试不用感到苦脑，GroboUtils类库为编写多线程的单元测试提供了一个清晰简单的API接口，通过把这个类库添加到你的工具包中，你就可以把单元测试扩展到模拟繁重的WEB网络通讯和并发的数据库处理，以及对你的同步方法进行压力测试。

zzlovebird

多谢了