Mockito 3.x进阶指南：模拟对象高级用法的5大技巧

# 1. Mockito基础回顾与测试模拟的概念

## 1.1 Mock与Stub的区别
在软件开发中，测试模拟是确保代码质量的重要实践之一。为了理解Mockito框架如何工作，首先需要区分两个核心概念：Mock和Stub。Stub是被测试代码依赖的简单替代实现，它提供了预定义的响应，而不管实际被调用的逻辑是什么。与之相对，Mock不仅提供了 Stub 的功能，还能够验证被测试代码是否以预期的方式与之交互。这种验证包括检查是否调用了特定的方法以及调用的次数和顺序。

## 1.2 测试模拟的必要性
在单元测试中，我们通常希望测试代码与外界环境（如数据库、网络服务等）隔离，以避免测试结果受到外部因素的干扰。这不仅可以提高测试的稳定性，还能加速测试执行的速度。测试模拟能够帮助开发者创建这些外部依赖的替代品，从而实现对被测试代码逻辑的精确控制和验证。

## 1.3 Mockito框架简介
Mockito是一个流行的Java模拟框架，它提供了一种简单而有效的方式来创建和使用模拟对象。它的核心特性包括模拟接口、方法调用验证、异常抛出、部分模拟（stubbing）以及参数匹配等。Mockito易于集成到JUnit等测试框架中，而且它的使用方式直观，通过注解和流畅的API来实现复杂的测试场景。随着Mockito 3.x版本的发布，这一框架在功能和易用性方面得到了进一步的增强。

# 2. 深入理解模拟对象的创建和使用

## 2.1 模拟对象的创建机制

### 2.1.1 @Mock注解的原理及应用

Mockito框架中的`@Mock`注解是用于在测试代码中快速创建模拟对象的便捷工具。当我们使用`@Mock`注解在一个字段上时，Mockito会在测试开始前（通常在JUnit的`@Before`方法中或TestNG的`@BeforeMethod`方法中）自动实例化该字段并将其注入。这种方式简化了测试代码的编写，使我们可以直接在测试方法中使用这些模拟对象。

应用`@Mock`注解时，通常需要使用Mockito的初始化注解`@InjectMocks`来自动注入模拟对象。这通常在测试类中与`@Mock`注解配合使用，以确保模拟对象被正确地注入到依赖它们的测试对象中。

具体使用示例如下：

import static org.mockito.MockitoAnnotations.initMocks;

public class MyServiceTest {
    @Mock
    private MyDependency myDependency;

    @InjectMocks
    private MyService myService;

    @Before
    public void setup() {
        initMocks(this); // 初始化Mock
    }

    @Test
    public void testMyServiceMethod() {
        // 这里可以使用myService和myDependency进行测试
    }
}

在上述代码中，`initMocks`方法负责根据`@Mock`注解的字段创建模拟对象，并且`@InjectMocks`注解的字段会自动注入这些模拟对象。这种方式不仅减少样板代码，也使得测试类更清晰易读。

### 2.1.2 when().thenReturn()结构的深入剖析

`when().thenReturn()`是Mockito框架中最常用的模拟方法调用结构之一。通过`when()`方法，我们可以指定当某个方法被调用时应该返回的结果。`thenReturn()`方法则用于定义被调用方法的返回值。在Mockito中，这种结构通常用于定义函数式接口（如`Callable`, `Supplier`）或者返回类型为void的方法的返回值。

当我们需要模拟方法被调用时抛出异常，可以使用`thenThrow()`方法。它允许我们模拟方法在被调用时抛出的异常类型。

示例代码如下：

when(myDependency.someMethod("input"))
    .thenReturn("expected result")
    .thenThrow(new RuntimeException("Failed"));

在上面的例子中，我们模拟了`myDependency`对象的`someMethod`方法。当输入参数为"input"时，第一次调用将返回"expected result"，第二次调用将抛出一个`RuntimeException`异常。

这种结构特别适用于测试方法中对依赖对象的方法进行控制和预期结果的验证。通过这种方式，我们可以确保我们的代码在不同输入和异常情况下的行为符合预期。

## 2.2 高级模拟行为定义

### 2.2.1 doAnswer()与doThrow()的实战应用

`doAnswer()`和`doThrow()`是Mockito中用于定义当方法被调用时的动态响应的高级模拟方法。它们通常用于当`thenReturn()`或`thenThrow()`无法满足需求时，比如需要根据调用的上下文动态返回结果或抛出异常。

`doAnswer()`允许我们定义一个`Answer`对象，该对象包含了一段代码，用于动态地计算并返回方法调用的返回值。这在测试中非常有用，例如当返回值需要依赖于方法的参数时。

`doThrow()`方法可以用来模拟方法抛出异常的行为，并且它允许我们指定抛出特定的异常类型。

示例代码：

doAnswer(invocation -> {
    Object arg = invocation.getArgument(0);
    // Do something with arg
    return "dynamic result";
}).when(myMock).someMethod(anyString());

doThrow(new RuntimeException("Exception occurred"))
    .when(myMock).someMethodThatThrows();

在第一个例子中，我们模拟了`someMethod`方法，使其返回一个基于输入参数动态计算的结果。在第二个例子中，当`someMethodThatThrows`方法被调用时，将抛出一个`RuntimeException`异常。

### 2.2.2 模拟方法的参数匹配规则

在Mockito中，模拟方法的参数匹配规则可以根据不同的需求来定制。Mockito提供了多种参数匹配器，如`eq()`, `any()`, `argThat()`等。这些匹配器允许我们定义灵活的参数匹配逻辑，确保我们的模拟更加符合测试的要求。

`eq()`用于匹配特定的值，`any()`匹配任意值，而`argThat()`允许我们使用自定义的Hamcrest匹配器。对于更复杂的匹配需求，我们可以使用自定义的匹配器。

示例代码：

when(myMock.someMethod(argThat(new CustomMatcher())))
    .thenReturn("Custom match result");

在这个例子中，我们使用了一个自定义匹配器`CustomMatcher`来模拟`someMethod`方法的行为，这使得只有当传入的参数符合我们的自定义匹配逻辑时，方法才会返回预期的结果。

### 2.2.3 自定义参数匹配器的创建与应用

创建自定义参数匹配器可以使我们的测试更加灵活，更贴近实际业务场景。Mockito允许我们通过实现`org.mockito.ArgumentMatcher<T>`接口来创建自己的匹配器。

自定义匹配器不仅可以匹配参数的值，还可以根据参数的类型、状态或其他属性来匹配。一旦创建，这些自定义匹配器就可以用在`when().thenReturn()`或`doAnswer()`中来模拟方法的行为。

示例代码：

public class CustomMatcher extends ArgumentMatcher<MyObject> {
    private String expectedValue;

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

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

when(myMock.someMethod(argThat(new CustomMatcher("expectedValue"))))
    .thenReturn("Custom match result");

在这个例子中，`CustomMatcher`自定义匹配器通过比较传入对象的`value`属性与期望值是否相等来进行匹配。这样，我们就可以模拟出只有当`someMethod`方法接收到具有特定`value`属性的对象时的行为。

## 2.3 验证模拟对象行为

### 2.3.1 验证方法调用次数与顺序

在单元测试中，我们可能需要验证依赖对象的方法是否以正确的次数和顺序被调用。Mockito提供了`verify()`方法，它允许我们对模拟对象的调用行为进行验证。结合`times()`和`inOrder()`方法，我们可以精确地控制验证逻辑。

- `times(int)`用于验证方法调用次数。
- `inOrder(Object...)`用于验证方法调用的顺序。

示例代码：

verify(myMock, times(2)).someMethod("expectedInput");
InOrder inOrderVerifier = inOrder(myMock);
inOrderVerifier.verify(myMock).methodA("first input");
inOrderVerifier.verify(myMock).methodB("second input");

上面的代码段验证了`myMock`的`someMethod`方法是否被调用了两次，并且都是传入了`"expectedInput"`参数。此外，它还验证了`myMock`的`methodA`和`methodB`方法是否按照特定的顺序被调用。

### 2.3.2 验证回调函数的执行情况

在处理异步或事件驱动的场景时，验证回调函数是否被正确执行是一个常见的需求。Mockito的`verify()`方法同样支持验证回调函数的执行情况。

当我们使用模拟对象来模拟一个回调接口时，可以使用`verify()`方法来检查回调是否被正确触发。结合`callback()`方法，我们可以验证回调中的方法是否被调用了指定的次数。

示例代码：

verify(myMock).someCallbackMethod(callback().times(1));

在这段代码中，我们验证了`someCallbackMethod`方法是否被触发了一次，并且正确地传递了一个回调函数。

通过上述章节的深入分析，我们可以看到Mockito为模拟对象的创建和使用提供了强大的工具和灵活的策略。下一章节将深入探讨如何使用Mockito模拟静态方法、处理私有方法和final类的模拟，以及如何处理复杂的模拟对象依赖问题。

# 3. 模拟复杂的测试场景

在第二章的基础上，我们已经熟悉了Mockito的基础用法和高级模拟技术。本章将会带你深入了解如何在复杂的应用场景下使用Mockito，包括模拟静态方法与构造函数、私有方法与final类，以及处理模拟对象之间的依赖关系。这些技巧将会帮助你在实际项目中灵活运用Mockito，编写出高效且可靠的单元测试。

## 3.1 模拟静态方法与构造函数

在实际开发中，我们经常会遇到需要对静态方法或构造函数进行模拟的场景。Mockito针对这两种情况，提供了相应的解决方案。

### 3.1.1 模拟静态方法的几种策略

静态方法通常在Java程序中扮演全局访问的角色，它们不依赖于任何实例，因此也给测试带来了挑战。Mockito允许我