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Java 单元测试详解：从入门到实战，彻底掌握 JUnit 5 + Mockito + Spring Boot 测试技巧

news 2025/8/3 12:50:51

作为一名 Java 开发工程师，你一定知道在软件开发中，代码的可维护性、可扩展性和质量保障是项目成功的关键。而单元测试（Unit Testing） 正是确保代码质量、提升开发效率、减少 Bug 的核心手段之一。

本文将带你全面掌握：

  • 什么是单元测试？
  • 为什么需要单元测试？
  • Java 常用的单元测试框架（JUnit 5、TestNG、Mockito）
  • 如何为 Java 类、Spring Boot 项目编写单元测试
  • 使用断言、Mock、Spy、参数化测试等高级技巧
  • 最佳实践与常见误区

并通过丰富的代码示例和真实项目场景讲解，帮助你写出更规范、更高效、更易维护的 Java 单元测试代码。

🧱 一、什么是单元测试？

✅ 单元测试（Unit Testing）定义：

单元测试是针对**最小可测试单元（通常是方法）**进行正确性验证的测试，通常由开发者编写，用于验证某个类或方法在特定输入下是否返回预期结果。

✅ 单元测试的特点：

特点描述
自动化无需人工执行，可自动运行
快速执行单个测试用例执行时间极短
独立运行不依赖外部系统（如数据库、网络）
可重复执行每次运行结果一致
可集成CI/CD与 Jenkins、GitLab CI、GitHub Actions 等集成
提高代码质量减少 Bug、提升重构信心

🔍 二、Java 常见的单元测试框架对比

框架特点
JUnit 5最主流的 Java 单元测试框架，支持 Java 8+，模块化设计
TestNG支持数据驱动、依赖测试、并行测试，适合复杂测试场景
Mockito用于模拟对象（Mock）、验证行为（Verify）
PowerMock可 Mock 静态方法、构造函数等（已逐渐被替代）
AssertJ提供更流畅的断言语法，增强可读性
Spring Boot Test集成 JUnit + Mockito，支持 Spring 上下文加载

📌 推荐组合：JUnit 5 + Mockito + Spring Boot Test，适用于大多数 Java Web 项目。

🧠 三、JUnit 5 核心概念与注解

✅ 常用注解：

注解说明
@Test表示一个测试方法
@BeforeEach每个测试方法执行前执行
@AfterEach每个测试方法执行后执行
@BeforeAll所有测试方法执行前执行一次（静态方法）
@AfterAll所有测试方法执行后执行一次（静态方法）
@DisplayName设置测试类或方法的显示名称
@ParameterizedTest参数化测试
@RepeatedTest重复执行测试方法

🧪 四、JUnit 5 实战示例

示例1：简单单元测试

import org.junit.jupiter.api.*;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;public class CalculatorTest {private Calculator calculator;@BeforeEachvoid setUp() {calculator = new Calculator();}@Test@DisplayName("两个整数相加应返回正确结果")void add_twoNumbers_returnsSum() {int result = calculator.add(2, 3);assertEquals(5, result, "2+3 应该等于5");}@Testvoid divide_byZero_throwsException() {Exception exception = assertThrows(ArithmeticException.class, () -> {calculator.divide(10, 0);});assertEquals("/ by zero", exception.getMessage());}
}

示例2：参数化测试（@ParameterizedTest）

import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;
import org.junit.jupiter.params.provider.CsvSource;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;class CalculatorTest {@ParameterizedTest@CsvSource({"2, 3, 5","5, 5, 10","0, 0, 0"})void add_withDifferentInputs_returnsCorrectResult(int a, int b, int expected) {Calculator calculator = new Calculator();assertEquals(expected, calculator.add(a, b));}
}

🧩 五、使用 Mockito 模拟对象（Mock）

✅ 什么是 Mock？

Mock 是指模拟对象的行为，在测试中避免依赖外部系统（如数据库、网络、第三方服务），从而实现快速、独立、可重复的测试。

示例：Mock 一个外部服务

import static org.mockito.Mockito.*;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;class OrderServiceTest {@Testvoid placeOrder_callsPaymentServiceOnce() {PaymentService mockPayment = mock(PaymentService.class);OrderService orderService = new OrderService(mockPayment);orderService.placeOrder(100.0);verify(mockPayment, times(1)).charge(100.0);}
}

🧪 六、Spring Boot 单元测试实战

示例：Spring Boot Controller 单元测试（MockMvc）

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.web.servlet.WebMvcTest;
import org.springframework.test.web.servlet.MockMvc;import static org.springframework.test.web.servlet.request.MockMvcRequestBuilders.*;
import static org.springframework.test.web.servlet.result.MockMvcResultMatchers.*;@WebMvcTest(UserController.class)
class UserControllerTest {@Autowiredprivate MockMvc mockMvc;@Testvoid getUserById_returnsUserJson() throws Exception {mockMvc.perform(get("/users/1")).andExpect(status().isOk()).andExpect(jsonPath("$.name").value("Tom"));}
}

示例：Service 层单元测试（注入 Mock）

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.jupiter.api.extension.ExtendWith;
import org.mockito.InjectMocks;
import org.mockito.Mock;
import org.mockito.junit.jupiter.MockitoExtension;import static org.mockito.Mockito.*;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;@ExtendWith(MockitoExtension.class)
class UserServiceTest {@Mockprivate UserRepository userRepository;@InjectMocksprivate UserService userService;@Testvoid getUserById_returnsUserFromRepository() {when(userRepository.findById(1L)).thenReturn(new User("Tom"));User user = userService.getUserById(1L);assertNotNull(user);assertEquals("Tom", user.getName());verify(userRepository, times(1)).findById(1L);}
}

🧱 七、单元测试最佳实践

实践描述
一个测试方法只测一个功能保证测试单一职责
测试命名清晰、有语义如 shouldReturnTrue_whenInputIsEven
使用断言库（JUnit、AssertJ）提高可读性
使用 Mock 避免外部依赖提高测试速度与稳定性
覆盖核心逻辑和边界条件包括 null、异常、边界值等
使用参数化测试减少重复代码提高测试覆盖率
在 CI/CD 中集成测试确保每次提交都运行测试
使用覆盖率工具（Jacoco）查看测试覆盖率
测试前准备、测试后清理使用 @BeforeEach、@AfterEach
使用 @SpringBootTest 进行集成测试验证完整流程

🚫 八、常见误区与注意事项

误区正确做法
单元测试依赖数据库应使用 Mock 或内存数据库
测试方法不命名规范应使用 shouldXXX_whenXXX 命名
不断言直接 return必须使用 assertEquals、assertTrue 等断言
测试类没有注解应使用 @ExtendWith 或 @SpringBootTest
忽略异常测试应使用 assertThrows 测试异常
一个测试方法测多个功能应拆分为多个测试方法
不使用参数化测试导致重复代码
不使用断言库代码可读性差
不在 CI 中运行测试容易漏测
不使用覆盖率工具无法评估测试质量

📊 九、总结：Java 单元测试核心知识点一览表

内容说明
单元测试定义针对最小单元（方法）进行测试
主流框架JUnit 5、Mockito、Spring Boot Test
断言机制assertEquals、assertTrue、assertThrows
Mock 技术使用 Mockito 模拟对象
参数化测试@ParameterizedTest
Spring Boot 测试@WebMvcTest、@DataJpaTest、@SpringBootTest
最佳实践命名规范、单一职责、Mock 依赖、CI 集成
注意事项不依赖外部系统、使用断言、测试覆盖率

📎 十、附录：Java 单元测试常用技巧速查表

技巧示例
初始化测试类@ExtendWith(MockitoExtension.class)
模拟对象@Mock、@InjectMocks
断言相等assertEquals(expected, actual)
断言异常assertThrows(Exception.class, () -> method())
参数化测试@ParameterizedTest + @CsvSource
验证调用次数verify(mock, times(1)).method()
Spring Boot 控制器测试@WebMvcTest + MockMvc
数据层测试@DataJpaTest
集成测试@SpringBootTest
测试覆盖率使用 Jacoco 或 IntelliJ 内置工具

欢迎点赞、收藏、转发，也欢迎留言交流你在实际项目中遇到的单元测试相关问题。我们下期再见 👋

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