深入理解JUnit测试中的类实例生命周期与字段重置问题

本文深入探讨了junit测试中观察到的类和字段重载现象，解释了其根源在于junit默认的per_method测试实例生命周期。通过介绍@testinstance(lifecycle.per_class)注解，我们展示了如何改变这一行为，同时强调了在使用此注解时需谨慎，以避免违反单元测试的独立性原则，确保测试的健壮性。

在编写JUnit测试时，开发者有时会观察到一个令人困惑的现象：测试类中的final字段，甚至整个测试类实例的哈希码，在不同的测试方法之间会发生变化。这似乎表明测试类在每次测试运行时都被“重新加载”了。例如，在一个测试类中定义一个随机字符串字段，在不同的测试方法中访问时，会发现其值不一致。

import org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils;
import org.junit.jupiter.api.Test;

class SomeTest {

    // 每次创建实例时都会生成新的随机字符串
    private final String aRandomString = RandomStringUtils.randomAlphabetic(10);

    @Test
    void testMethodA() {
        System.out.println("Method A: " + aRandomString + " (HashCode: " + this.hashCode() + ")");
        // 第一次运行时，aRandomString会有一个值
    }

    @Test
    void testMethodB() {
        System.out.println("Method B: " + aRandomString + " (HashCode: " + this.hashCode() + ")");
        // 第二次运行时，aRandomString会是另一个不同的值
    }
}

运行上述代码，会发现testMethodA和testMethodB输出的aRandomString值不同，且this.hashCode()也不同。

JUnit测试实例生命周期的奥秘

这种行为并非偶然，而是JUnit 5（及更高版本）默认测试实例生命周期的设计使然。JUnit 5引入了TestInstance.Lifecycle枚举，它定义了两种主要的测试实例生命周期模式：

1. PER_METHOD (默认模式)：

   • 在PER_METHOD模式下，JUnit为每个测试方法创建一个全新的测试类实例。
   • 这意味着，当testMethodA运行时，JUnit会创建一个SomeTest的实例；当testMethodB运行时，JUnit会创建另一个全新的SomeTest实例。
   • 每个实例都有自己独立的字段副本，包括final字段。因此，如果一个final字段在实例创建时被初始化（例如通过RandomStringUtils.randomAlphabetic(10)），那么在每个新的实例中，它都会被重新初始化，从而导致其值发生变化。
   • 这种模式确保了测试方法之间的高度隔离，每个测试方法都在一个“干净”的环境中运行，互不影响。这是单元测试的黄金标准，有助于避免测试间的副作用和状态污染。

2. PER_CLASS：

   • 在PER_CLASS模式下，JUnit为整个测试类只创建一个测试实例。
   • 这意味着，所有测试方法都将共享这一个实例及其字段。
   • final字段只会在这个唯一的实例创建时初始化一次，并在所有测试方法中保持不变。

如何控制测试实例生命周期

要改变JUnit的默认行为，使其在整个测试类中只使用一个实例，可以使用@TestInstance注解，并将其Lifecycle参数设置为PER_CLASS：

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import org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.jupiter.api.TestInstance;

@TestInstance(TestInstance.Lifecycle.PER_CLASS)
class SomeTestPerClass {

    private final String aRandomString = RandomStringUtils.randomAlphabetic(10);

    @Test
    void testMethodA() {
        System.out.println("Method A: " + aRandomString + " (HashCode: " + this.hashCode() + ")");
        // 第一次运行时，aRandomString会有一个值
    }

    @Test
    void testMethodB() {
        System.out.println("Method B: " + aRandomString + " (HashCode: " + this.hashCode() + ")");
        // 第二次运行时，aRandomString的值与Method A相同
    }
}

运行SomeTestPerClass，你会发现testMethodA和testMethodB输出的aRandomString值相同，且this.hashCode()也相同。这证明了整个测试类只创建了一个实例。

注意事项与最佳实践

虽然PER_CLASS模式可以解决字段“重载”的问题，但使用时需要非常谨慎，因为它可能违反单元测试的FIRST原则，特别是独立性（Independent）原则。

• 独立性风险：当多个测试方法共享同一个实例时，一个测试方法对实例状态的修改可能会影响到后续的测试方法，导致测试结果不稳定、难以预测。这使得测试变得脆弱，且难以调试。
• 适用场景：PER_CLASS模式通常适用于以下情况：
  • 性能优化：当测试类的初始化成本非常高（例如，需要启动一个嵌入式数据库或加载大量资源）时，共享一个实例可以显著减少测试运行时间。
  • 集成测试：在某些集成测试场景中，测试方法可能需要在一个共享的、复杂设置的环境中运行。
  • @BeforeAll和@AfterAll的使用：当使用@BeforeAll或@AfterAll注解来执行非静态的初始化或清理逻辑时，必须将生命周期设置为PER_CLASS，因为这些方法在默认的PER_METHOD模式下只能作用于静态方法。

对于大多数单元测试，强烈建议坚持使用默认的PER_METHOD生命周期。它确保了每个测试方法都在一个隔离、可预测的环境中运行，从而提高了测试的可靠性和可维护性。只有在明确理解其潜在风险并有充分理由的情况下，才应考虑使用PER_CLASS模式。

总结

JUnit测试中观察到的字段重置和类实例“重载”现象，是由于其默认的PER_METHOD测试实例生命周期所致，即每个测试方法都会获得一个全新的测试类实例。通过使用@TestInstance(TestInstance.Lifecycle.PER_CLASS)注解，可以将生命周期改为PER_CLASS，使所有测试方法共享同一个实例。然而，在采用PER_CLASS模式时，务必权衡其带来的性能优势与可能牺牲的测试独立性，确保测试的健壮性和可维护性。对于大多数单元测试，保持默认的PER_METHOD模式是最佳实践。

以上就是深入理解JUnit测试中的类实例生命周期与字段重置问题的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！