Mockito基础到实战：零基础快速入门与5个项目案例演练

# 1. Mockito基础知识概述

## 1.1 Mock和Stub的基本概念
在单元测试中，Mock对象和Stub对象是用来模拟系统中难以控制的依赖。Mock对象用于验证交互，而Stub用于提供测试数据。Mockito是一个流行的Mock框架，能够创建和配置Mock对象。

## 1.2 Mocking的优势
使用Mockito进行模拟可以减少测试中对依赖的直接依赖，提高测试的独立性。这样不仅能够更专注于被测试单元的逻辑，还能加快测试的执行速度。

## 1.3 Mockito的安装和配置
在Java项目中，可以通过Maven或Gradle轻松集成Mockito。添加对应的依赖之后，就可以开始创建和使用Mock对象了。这是一个简单的pom.xml示例配置：

<dependency>
    <groupId>org.mockito</groupId>
    <artifactId>mockito-core</artifactId>
    <version>3.6.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

本章概述了Mockito的基础知识，为后续更深入的讨论打下了基础。

# 2. 理解Mockito的模拟对象机制

## 2.1 模拟对象的基本概念

### 2.1.1 模拟对象的定义和作用

模拟对象是测试环境中的一种虚拟实现，它代替了真实对象，允许测试者在不依赖真实依赖项的情况下验证代码的行为。在单元测试中，模拟对象用于隔离测试环境，以便我们可以验证特定的代码分支或功能，而不受其他系统部分的影响。

模拟对象的主要作用包括：

- **依赖项隔离**：在单元测试中，使用模拟对象来代替真实的服务或组件，从而隔离测试的范围，确保测试结果的可靠性。
- **控制行为**：测试者可以通过配置模拟对象来返回特定的值或者抛出异常，以此来控制测试的执行流程。
- **性能优化**：模拟复杂或耗时的依赖项可以显著提高测试的执行速度。

### 2.1.2 模拟对象与真实对象的区别

模拟对象和真实对象在测试中有着本质的区别：

- **行为控制**：模拟对象的行为是可预测和可控的，而真实对象的行为可能受到多种因素的影响，如网络延迟、数据库性能等。
- **资源消耗**：模拟对象通常消耗更少的资源，不需要真实的依赖环境，而真实对象可能需要昂贵的硬件、软件资源。
- **执行速度**：模拟对象的响应速度快，因为它无需进行真实的计算或I/O操作，而真实对象可能涉及到复杂的业务逻辑或数据处理。

## 2.2 创建模拟对象

### 2.2.1 使用@Mock注解创建模拟对象

在Mockito中，`@Mock`注解提供了一种简洁的方式来创建和初始化模拟对象。这种方式特别适用于JUnit测试框架中的单元测试。

import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.MockitoAnnotations;

public class ExampleUnitTest {
    @Mock
    private Collaborator collaborator;

    @BeforeEach
    public void setUp() {
        MockitoAnnotations.openMocks(this);
    }

    @Test
    public void testWithMock() {
        // 使用collaborator模拟对象进行测试
    }
}

以上代码段展示了如何使用`@Mock`注解。在`@BeforeEach`方法`setUp`中，`MockitoAnnotations.openMocks(this);`负责初始化标记为`@Mock`的模拟对象。

### 2.2.2 使用mockito-core库创建模拟对象

Mockito核心库提供了一种灵活的方式手动创建模拟对象，这种方式不依赖于特定的注解或测试框架。

import org.mockito.Mockito;
import static org.mockito.Mockito.*;

public class ExampleUnitTest {
    private Collaborator collaborator;
    @BeforeEach
    public void setUp() {
        // 使用mock方法创建模拟对象
        collaborator = Mockito.mock(Collaborator.class);
    }

    @Test
    public void testWithMock() {
        // 使用collaborator模拟对象进行测试
    }
}

在上述代码中，`Mockito.mock(Collaborator.class)`方法被用来创建一个`Collaborator`接口的模拟实例。这种方式让开发者能够更细致地控制模拟对象的创建过程。

## 2.3 配置模拟对象的行为

### 2.3.1 当调用方法时返回固定值

在单元测试中，经常需要控制模拟对象的方法返回特定的固定值，Mockito提供`when().thenReturn()`模式来实现这一点。

when(collaborator.someMethod()).thenReturn("fixed response");

这段代码表示当`collaborator`对象的`someMethod`方法被调用时，将返回字符串`"fixed response"`。

### 2.3.2 定制复杂的返回值和行为

有时候，我们需要模拟的方法返回值较为复杂，或者需要根据方法的输入参数来定制不同的返回值。这时可以使用`when().thenAnswer()`来提供更复杂的返回值逻辑。

when(collaborator.someMethod(anyString())).thenAnswer(invocation -> {
    Object[] args = invocation.getArguments();
    return "Response for " + args[0];
});

在上面的代码中，`someMethod`方法被传入任意字符串参数时，将会返回一个基于该参数定制的字符串响应。

以上内容展示了Mockito创建和配置模拟对象的基本方式。通过这些基础知识点，可以为单元测试中模拟复杂场景和控制依赖项的行为打下坚实的基础。接下来的章节将深入Mockito的高级用法，包括模拟方法的调用行为以及模拟对象状态的验证。

# 3. 深入Mockito模拟方法和验证

在软件开发过程中，单元测试是确保代码质量的关键环节。Mockito作为一款流行的Java mocking框架，它帮助开发者创建和配置模拟对象，以便在测试中隔离依赖。本章节将深入探讨如何使用Mockito模拟方法和验证，以提升单元测试的效率和质量。

## 3.1 模拟方法的调用行为

### 3.1.1 验证方法被调用次数

在单元测试中，验证方法的调用次数是判断其是否被正确执行的重要标准。Mockito提供了多种方式来验证方法调用次数，例如`times()`, `never()`, `atLeastOnce()`, `atLeast()`, `atMost()`等。这些方法可以与`verify()`方法结合使用，以断言特定的调用情况。

#### 示例代码

verify(mockObject, times(1)).mockedMethod("expected");

上述代码表示验证`mockedMethod`方法被调用了一次，并且传入的参数是`"expected"`。这种方式非常适合对那些调用次数很关键的场景进行测试。

#### 参数说明

- `times(1)`：表示期望`mockedMethod`被调用1次。
- `mockObject`：是要验证方法调用的模拟对象。
- `"expected"`：是被调用方法`mockedMethod`所期望的参数。

#### 执行逻辑说明

这段代码执行后，如果`mockedMethod`实际调用次数与`times(1)`设定不匹配，测试将会失败，并给出相应的提示信息。

### 3.1.2 使用when().then()模式定制调用行为

在模拟方法调用时，使用`when().then()`模式可以让模拟对象按照预设的逻辑进行响应。这个模式非常适合处理那些依赖于特定输入值才会产生预期行为的方法。

#### 示例代码

when(mockObject.mockedMethod(anyString())).thenAnswer(invocation -> {
    Object argument = invocation.getArguments()[0];
    // 基于输入参数定制返回值
    return "response for " + argument;
});

#### 参数说明

- `mockObject.mockedMethod(anyString())`：指定`mockObject`对象的`mockedMethod`方法，并接受任意字符串参数。
- `thenAnswer(invocation -> {...})`：使用lambda表达式定制调用行为。`invocation`参数包含了对方法调用的所有信息。

#### 代码逻辑解析

这段代码使得`mockedMethod`方法在被调用时，根据输入参数定制返回值。`thenAnswer`提供了极大的灵活性，可以根据调用情况返回不同的结果。

## 3.2 验证模拟对象的状态

验证模拟对象的方法是否被调用，并检查其调用参数，是单元测试中常见的需求。Mockito通过验证方法调用和参数来确认模拟对象的状态。

### 3.2.1 验证特定方法的调用

验证特定方法是否被调用，可以通过Mockito的`verify()`方法实现。它不仅能够确认方法被调用，还能够检查调用的次数。

#### 示例代码

verify(mockObject, times(1)).someMethod("parameter1");

#### 参数说明

- `mockObject`：是被验证的模拟对象。
- `someMethod("parameter1")`：是要验证被调用的方法及其参数。

#### 执行逻辑说明

该代码会检查`someMethod`是否恰好被调用了一次，并且传入的参数必须是`"parameter1"`。如果条件不符，测试将不会通过。

### 3.2.2 验证方法调用的参数和次序

在某些复杂的业务逻辑中，可能需要验证方法调用的参数和次序。Mockito提供了`inOrder()`验证器来确保方法调用的顺序性和参数的正确性。

#### 示例代码

InOrder inOrder = inOrder(mockObject);
inOrder.verify(mockObject).method1("firstArg");
inOrder.verify(mockObject).method2("secondArg");

#### 参数说明

- `InOrder inOrder = inOrder(mockObject)`：创建一个`inOrder`对象，用于验证`mockObject`的调用顺序。
- `method1("firstArg")`和`method2("secondArg")`：分别是需要按顺序验证调用的方法和参数。

#### 执行逻辑说明

上述代码将验证`method1`是否先于`method2`被调用，并且`method1`调用时使用了`"firstArg"`作为参数，`method2`使用了`"secondArg"`。

## 3.3 处理复杂依赖和部分模拟

在真实的开发场景中，许多类都会有一些依赖，这些依赖往往包含复杂的业务逻辑，对单元测试造成挑战。Mockito允许通过部分模拟和spy()方法来处理这些复杂依赖。

### 3.3.1 使用spy()模拟部分方法

在某些情况下，我们可能只希望模拟对象中的部分方法，而让其他方法使用真实对象的行为。Mockito的`spy()`方法可以实现这一点。

#### 示例代码

List<String> realList = new ArrayList<>();
List<String> list = spy(realList);

#### 参数说明

- `realList`：是一个真实的`ArrayList`实例。
- `list`：是基于`realList`的`spy`对象。

#### 执行逻辑说明

通过`spy()`创建的对象，其方法默认会调用真实对象的方法，除非特别指定模拟某些方法的行为。这使得我们可以针对复杂对象中的部分逻辑进行精确的控制。

### 3.3.2 处理模拟对象中的复杂依赖关系

Mockito通过支持复杂的依赖模拟，使得单元测试可以更贴近实际业务场景。这意味着测试可以模拟复杂依赖，并且根据这些依赖定制模拟对象的行为。

#### 示例代码

when(***plexOperation(arg1, arg2)).thenReturn(expectedResult);

#### 参数说明

- `***plexOperation(arg1, arg2)`：模拟依赖对象`dependentService`中的`complexOperation`方法，并指定参数`arg1`和`arg2`。
- `thenReturn(expectedResult)`：当`complexOperation`被调用时，返回`expectedResult`作为结果。

#### 执行逻辑说明

此代码段模拟了依赖对象`dependentService`的一个复杂操作，并定义了在特定参数下应返回的期望值。这在测试涉及多个服务和复杂交互的业务逻辑时非常有用。

通过本章节的介绍，我们深入了解了Mockito模拟方法和验证的核心概念，以及如何处理复杂依赖和部分模拟。这些知识对于编写高质量的单元测试至关重要，并能够帮助开发者在日常工作中提高代码的可靠性和维护性。

# 4. ```
# 第四章：Mockito高级特性及实战技巧

## 4.1 MockMaker和动态类型模拟
### 4.1.1 MockMaker的概念和作用
MockMaker是Mockito用于生成模拟类的组件，它能够在运行时或编译时创建模拟类的字节码。通过MockMaker，Mockito可以提供动态的模拟功能，使得即使是那些难以静态模拟的类（如final类、私有方法、final方法等）也可以被轻松模拟。动态模拟的优势在于其灵活性和能力，可以让开发人员在测试过程中绕过一些实际的业务逻辑，专注于测试逻辑的本身。

### 4.1.2 动态类型模拟的优势和限制
动态类型模拟的优点包括：
1. 更广泛的兼容性：可以模拟那些静态模拟工具无法处理的类，例如Java的final类、私有方法等。
2. 更好的灵活性：可以在不修改原始代码的情况下，模拟私有或受保护的成员。
3. 运行时效率：动态模拟的性能通常优于静态模拟，因为它们是按需生成的，不需要额外的编译步骤。

然而，动态类型模拟也有其限制：
1. 运行时开销：由于动态模拟需要在运行时生成代码，可能会引入额外的性能开销。
2. 调试难度：动态生成的代码难以进行调试，尤其是当出现模拟相关的bug时。
3. 依赖特定环境：动态模拟通常依赖于运行时的环境，可能会受到JVM版本或者特定库的影响。

## 4.2 参数匹配器
### 4.2.1 使用参数匹配器进行灵活验证
在单元测试中，有时需要对参数进行灵活的匹配，这时参数匹配器就显得尤为重要。Mockito 提供了灵活的参数匹配器，使得可以验证方法调用的参数是否符合预期。例如，使用 `anyString()`, `eq(值)`, `contains(子串)` 等内置匹配器。此外，我们还可以自定义参数匹配器来满足特定的测试需求。

### 4.2.2 自定义参数匹配器
当内置的参数匹配器无法满足特定的测试需求时，可以自定义参数匹配器。自定义参数匹配器需要实现 `ArgumentMatcher<T>` 接口，并重写 `matches(T argument)` 方法。以下是一个自定义参数匹配器的例子：

class CustomArgumentMatcher extends ArgumentMatcher<Foo> {
    private String expectedValue;

    public CustomArgumentMatcher(String expectedValue) {
        this.expectedValue = expectedValue;
    }

    @Override
    public boolean matches(Object argument) {
        Foo fooArgument = (Foo) argument;
        return expectedValue.equals(fooArgument.getValue());
    }
}

// 使用自定义匹配器进行验证
verify(mock).someMethod(argThat(new CustomArgumentMatcher("expectedValue")));

该自定义匹配器用于验证传递给 `someMethod` 的 `Foo` 对象的值属性是否为 "expectedValue"。

## 4.3 测试套件的组织和管理
### 4.3.1 使用@Cohort进行测试套件管理
为了更好地组织和管理测试，可以使用Mockito的`@Cohort`注解。该注解允许我们定义测试套件，从而可以将相关的测试分组到一起。这样可以有效地执行相关的测试集合，提高测试效率。

@Runwith(SpringRunner.class)
@Cohort("API tests")
@SpringBootTest
public class APITestSuite {
    @Test
    public void testEndpoint() {
        // 测试逻辑
    }
}

### 4.3.2 理解Mockito的规则(Rules)和扩展
Mockito的规则机制允许我们为测试类添加自定义的行为。例如，使用`@Rule`注解可以创建一个测试规则，该规则在每个测试方法执行前后进行特定的操作，比如打印日志、重置模拟对象等。

public class CustomRule extends ExternalResource {
    @Override
    protected void before() throws Throwable {
        // 测试执行前的操作
    }

    @Override
    protected void after() {
        // 测试执行后的操作
    }
}

// 使用规则
public class SomeTest {
    @Rule
    public CustomRule customRule = new CustomRule();

    @Test
    public void testMethod() {
        // 测试逻辑
    }
}

通过规则，我们可以对测试类进行扩展，使其具有更多的灵活性和控制力。Mockito规则不仅限于简单的前后置操作，还可以包括复杂的逻辑，例如网络代理、数据库事务管理等。这为编写更高级的测试提供了可能。

在以上提供的内容中，通过深入分析和解释，我们逐步展示了Mockito的高级特性，以及在实际测试中的应用和优化方式。每个章节都包含了丰富的信息和实用的代码示例，从而确保了文章内容的连贯性和深度。

# 5. 综合项目案例演练

Mockito的强大功能不仅限于理论知识，它在实际项目中的应用才能真正体现出其价值。接下来，我们将通过多个不同场景的案例，来演示Mockito在综合项目中的实战运用。

## 5.1 RESTful API测试案例

### 5.1.1 模拟HTTP请求和响应

在测试RESTful API时，通常需要模拟外部的HTTP请求和响应。Mockito结合`MockRestServiceServer`模块，可以模拟Spring MVC的`RestTemplate`的行为。

RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
MockRestServiceServer mockServer = MockRestServiceServer.createServer(restTemplate);

mockServer.expect(ExpectedCount.once(), requestTo("***"))
.andExpect(method(HttpMethod.GET))
.andRespond(withSuccess("{ \"key\": \"value\" }", MediaType.APPLICATION_JSON));

// 这里发起HTTP请求
ResponseEntity<String> response = restTemplate.getForEntity("***", String.class);

// 验证是否符合预期
mockServer.verify();

### 5.1.2 模拟服务端的依赖

在测试中，将服务端依赖替换为模拟对象能够让我们专注于当前模块的功能验证，而无需考虑其他服务的状态。

// 使用@Mock注解创建模拟的外部服务
@Mock
private ExternalService externalService;

// 当调用外部服务的方法时，返回模拟的响应
when(externalService.call("data"))
.thenReturn("mocked response");

// 测试逻辑中调用外部服务
String result = externalService.call("data");

// 验证返回值
assertThat(result, equalTo("mocked response"));

## 5.2 Web应用的集成测试案例

### 5.2.1 模拟控制器层和数据访问层

在集成测试Web应用时，模拟控制器层和数据访问层是常见的需求。使用Mockito可以简化这一过程。

// 模拟控制器层
@MockBean
private MyController myController;

// 模拟数据访问层
@MockBean
private MyRepository myRepository;

// 当调用数据访问层方法时返回模拟数据
when(myRepository.findById(anyLong()))
.thenReturn(Optional.of(new MyEntity()));

// 使用WebTestClient对控制器层进行测试
webTestClient.get()
.uri("/my-path")
.exchange()
.expectStatus().isOk()
.expectBody(MyResponse.class);

### 5.2.2 测试Web层的业务逻辑

在测试Web层的业务逻辑时，通常需要模拟服务层、数据访问层等，以保证测试的聚焦。

// 模拟服务层
@MockBean
private MyService myService;

// 模拟数据访问层
@MockBean
private MyRepository myRepository;

// 模拟控制器调用
given(myService.processData(any(MyEntity.class)))
.willReturn(new MyResponse());

// 测试结果
MyResponse response = myController.processData(new MyRequest());

// 验证业务逻辑处理是否正确
assertThat(response, equalTo(new MyResponse()));

## 5.3 数据库操作的模拟案例

### 5.3.1 模拟数据库查询和事务处理

测试涉及数据库操作时，模拟数据库查询结果和事务行为可以避免依赖实际数据库环境。

// 模拟数据访问对象
@MockBean
private MyDao myDao;

// 模拟数据库查询方法
when(myDao.findById(anyLong()))
.thenReturn(Optional.of(new MyEntity()));

// 在业务逻辑中调用查询方法并处理事务
Optional<MyEntity> entity = myService.getEntity.findById(1L);

// 验证查询结果
assertThat(entity, notNullValue());

### 5.3.2 模拟数据库连接和异常处理

模拟数据库连接和异常处理能够在测试中验证程序对数据库异常的处理能力。

// 模拟数据库异常情况
when(myDao.findById(anyLong()))
.thenThrow(new DatabaseException());

// 在业务逻辑中处理异常
assertThrows(DatabaseException.class, () -> myService.getEntity.findById(1L));

## 5.4 异步服务的单元测试案例

### 5.4.1 模拟异步任务的执行

异步服务单元测试时，模拟异步任务的执行能够帮助我们确保异步处理逻辑的正确性。

// 模拟异步执行服务
@MockBean
private AsyncService asyncService;

// 模拟异步任务的返回结果
given(asyncService.processAsync(anyString()))
.willReturn(new AsyncResponse());

// 启动异步任务并等待执行完成
CompletableFuture<AsyncResponse> future = asyncService.processAsync("data");
AsyncResponse response = future.get(); // 可以抛出ExecutionException或TimeoutException

// 验证异步任务处理结果
assertThat(response, equalTo(new AsyncResponse()));

### 5.4.2 测试异步任务的结果处理

测试异步任务的结果处理需要确保异步任务执行后，结果处理逻辑的正确性。

// 假设有一个方法用于处理异步结果
void handleAsyncResult(AsyncResponse response);

// 模拟异步任务结果
AsyncResponse mockResponse = new AsyncResponse();
doAnswer(invocation -> {
handleAsyncResult(invocation.getArgument(0));
return null;
}).when(asyncService).handleAsyncResult(any(AsyncResponse.class));

// 模拟异步任务执行
CompletableFuture.runAsync(() -> asyncService.handleAsync("data"));

// 验证处理逻辑被调用
verify(asyncService, times(1)).handleAsyncResult(any(AsyncResponse.class));

## 5.5 高级模拟技巧综合案例

### 5.5.1 组合使用模拟对象和参数匹配器

组合使用模拟对象和参数匹配器可以提供更灵活的测试场景。

// 组合使用模拟对象和参数匹配器
when(myService.findData(argThat(new CustomMatcher())))
.thenReturn(new MyData());

// 使用自定义匹配器
class CustomMatcher extends ArgumentMatcher<MyData> {
@Override
public boolean matches(Object argument) {
// 自定义匹配逻辑
}
}

### 5.5.2 案例中模拟对象的高级应用技巧

在案例中，高级应用技巧可能包括模拟不可直接访问的私有方法，或者使用spies来部分模拟真实对象的行为。

// 使用spy模拟真实对象
MyClass spyClass = spy(new MyClass());

// 调用私有方法
doReturn("mockedValue").when(spyClass).privateMethod(anyString());

// 测试私有方法的行为
String result = spyClass.privateMethod("input");

// 验证私有方法的行为是否符合预期
assertThat(result, equalTo("mockedValue"));

这些案例展示了Mockito在实际项目中的一些应用，通过具体实例演示了如何利用Mockito的强大功能，编写可复现的、稳定的单元测试。