存根VS模拟：Mockito在不同场景下的区别应用与实战

# 1. 存根与模拟的基本概念

在软件开发中，存根（Stubs）与模拟（Mocking）是测试驱动开发（TDD）与行为驱动开发（BDD）中的关键概念。存根通常用于提供测试中某个组件的简化实现，帮助隔离测试的特定部分。模拟则是创建对象的假版本，用来模拟依赖组件的行为，从而验证与这些依赖组件的交互。

存根与模拟的主要区别在于它们在测试中的角色。存根是静态的，提供预设的响应，而模拟则是动态的，允许我们设定期望行为并验证这些行为是否如预期般发生。正确理解和运用这两者，有助于编写更加健壮、可维护的代码，并且提高开发效率。

## 存根与模拟的定义和区别
**存根（Stub）**：
- 是一种虚拟对象，它用一个固定的行为来替代真实对象的交互。
- 在测试中提供固定的返回值，不关心调用过程中的细节。
- 用于测试方法或组件在没有完整依赖环境下的行为。

**模拟（Mock）**：
- 允许我们定义预期的行为，能够验证测试中的方法调用是否符合预期。
- 通过模拟对象，我们可以检查方法调用的次数、参数和顺序。
- 用于确保系统的交互行为符合预期。

理解这两种技术的差异，对于掌握如何在单元测试中有效地进行依赖注入和隔离测试至关重要。在接下来的章节中，我们将深入探讨Mockito工具的使用，以及如何将其应用于存根和模拟的实际场景中。

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# 第二章：Mockito入门及基础使用

## 2.1 Mockito的基本原理
### 2.1.1 模拟对象的概念

模拟对象（Mock object）是一种用于测试的虚拟对象，它能够代替真实的对象执行测试。模拟对象允许我们模拟外部依赖，以便我们在不依赖外部系统的情况下进行单元测试。它们可以返回预设的响应、抛出异常或仅记录对它们的方法调用。

模拟对象通常用于隔离测试中的类，使之不受外部服务的影响。这种方式让开发者能够专注于被测试类的逻辑，而不是它所依赖的对象的行为。在依赖注入广泛使用的今天，模拟对象是进行单元测试时不可或缺的工具。

### 2.1.2 Mockito的安装与配置

Mockito是Java领域中广泛使用的模拟框架。它使得创建和配置模拟对象变得轻而易举。可以通过Maven或Gradle等构建工具轻松集成到项目中。

对于Maven项目，需要在`pom.xml`文件中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.mockito</groupId>
    <artifactId>mockito-core</artifactId>
    <version>最新版本号</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

对于Gradle项目，则需要修改`build.gradle`文件：

dependencies {
    testImplementation 'org.mockito:mockito-core:最新版本号'
}

请将`最新版本号`替换为实际的最新版本号，可以通过访问Maven中心仓库或Mockito官网获得。

## 2.2 基础模拟对象的创建与使用
### 2.2.1 创建模拟对象的方法

在Mockito中，创建模拟对象的方式十分直接。使用`Mockito.mock()`方法，我们可以快速创建一个模拟对象：

List<String> mockedList = Mockito.mock(List.class);

上面的代码创建了一个`List<String>`的模拟实例。Mockito默认模拟了所有公共方法，但是返回的是默认值，例如对于`String`类型，默认返回值为`null`；对于数值类型，默认返回`0`；对于布尔类型，默认返回`false`等。

### 2.2.2 模拟对象的行为定义

模拟对象创建后，我们可以定义它的行为。例如，当调用`size()`方法时，我们可能希望模拟对象返回一个特定的值`10`：

when(mockedList.size()).thenReturn(10);

如果希望模拟对象在特定条件下返回不同的值，可以使用`thenReturn()`多次，Mockito会按顺序返回设置的值：

when(mockedList.size()).thenReturn(10, 20);
System.out.println(mockedList.size()); // 输出 10
System.out.println(mockedList.size()); // 输出 20

模拟对象还可以定义异常行为，比如调用`clear()`方法时抛出`UnsupportedOperationException`：

doThrow(new UnsupportedOperationException()).when(mockedList).clear();

## 2.3 验证模拟对象的行为
### 2.3.1 参数匹配器的使用

Mockito提供了参数匹配器（argument matchers），它们允许我们指定参数的类型或值，而不是硬编码它们。这样可以验证方法是否被以正确的参数调用。例如，可以使用`eq()`来验证一个字符串是否等于某个值：

when(mockedList.get(eq(0))).thenReturn("first");

如果希望忽略参数进行验证，可以使用`any()`匹配器：

verify(mockedList).add(anyString());

### 2.3.2 调用次数与顺序的验证

Mockito允许我们验证模拟对象上的方法调用次数和顺序。例如，可以使用`times()`验证方法调用次数：

verify(mockedList, times(2)).size();

也可以使用`never()`来验证方法从未被调用：

verify(mockedList, never()).isEmpty();

Mockito还提供了关于调用顺序的验证，如`inOrder()`来确保方法的调用顺序符合预期：

InOrder inOrder = inOrder(mockedList);
inOrder.verify(mockedList).add("first");
inOrder.verify(mockedList).add("second");

在使用`inOrder()`时，如果方法的调用顺序与期望不符，Mockito将抛出异常。

# 3. Mockito在存根场景下的应用

## 3.1 存根场景的需求分析

### 3.1.1 理解存根场景的目的

在软件开发中，存根（Stub）是提供给被测试代码的预设响应的模拟对象。它们通常用于替换那些难以在测试中控制或实时不易获取的依赖组件，比如数据库、外部API、文件系统等。存根场景的需求分析主要针对以下几个方面：

- **解耦合**：通过存根替换真实依赖，测试可以专注于被测试组件的功能。
- **确定性**：存根保证了测试执行的一致性和可重复性，避免了外部系统不稳定带来的干扰。
- **效率提升**：存根可以在不需要完整系统上下文的情况下进行单元测试，大大提高了测试的效率。

### 3.1.2 存根场景的常见问题

在实际开发中，存根场景可能面临几个挑战：

- **过度依赖存根**：当存根模拟的场景过多，测试可能会失去现实性，导致覆盖不全面。
- **存根同步更新**：随着被测试代码的演进，存根也需要同步更新，否则可能导致不准确的测试结果。
- **存根维护成本**：需要花费额外的时间和资源来编写和维护存根代码。

## 3.2 存根技术的具体实现

### 3.2.1 模拟方法调用与返回值

在Mockito中，使用模拟对象（Mock）来实现存根是常见的做法。以下是一个简单的例子，展示如何模拟一个方法的调用与返回值。

// 创建一个模拟对象
List<String> mockedList = Mockito.mock(List.class);

// 使用when-thenReturn语法结构来定义当调用list.get(0)时的返回值
when(mockedList.get(0)).thenReturn("first");

// 使用模拟对象
String first = mockedList.get(0);
// 断言
assertThat(first).isEqualTo("first");

// 调用同一个方法，但传入的参数不同，验证返回值是否符合预期
String second = mockedList.get(1);
// 断言，验证第二次调用时，因为没有定义，所以返回null
assertThat(second).isNull();

- **参数匹配器**：`when-thenReturn`中的`get(0)`是一个固定参数值匹配器，它指定了一个确切的参数值。
- **模拟方法**：`mockedList.get(0)`是被模拟的方法，`thenReturn("first")`指定了该方法调用时返回的值。
- **条件验证**：`assertThat(first).isEqualTo("first")`验证了模拟方法的返回值是否符合预期。需要注意的是，模拟对象可以轻松地为不同的方法调用返回不同的值。

### 3.2.2 处理复杂的依赖关系

在处理复杂的依赖关系时，Mockito提供了强大的工具来模拟整个依赖树。

// 创建一个模拟的依赖对象
Dependency mockDependency = Mockito.mock(Dependency.class);

// 创建一个使用模拟依赖的对象
ClassUnderTest classUnderTest = new ClassUnderTest(mockDependency);

// 配置模拟对象的行为
when(mockDependency.someMethod(1)).thenReturn("from stub");
when(mockDependency.someMethod(2)).thenThrow(new RuntimeException("forced exception"));

// 执行测试
String result = classUnderTest.useDependency(1); // 应该返回 "from stub"
String forcedExceptionResult = classUnderTest.useDependency(2); // 应该抛出异常

- **依赖树模拟**：在测试中，可以只关注`ClassUnderTest`的行为，而通过模拟其依赖`Dependency`来实现。
- **异常模拟**：通过`thenThrow`方法，模拟对象可以用来测试异常处理逻辑。
- **行为验证**：在上述代码中，模拟对象`mockDependency`的行为被配置，以适应不同的