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= Java JUnit框架 =

JUnit是Java编程语言中最流行的单元测试框架之一，它允许开发者编写可重复运行的测试用例，以确保代码的正确性和稳定性。JUnit广泛应用于测试驱动开发（TDD）和持续集成（CI）环境中。

== 简介 ==
JUnit是一个开源的测试框架，最初由Erich Gamma和Kent Beck开发。它提供了一套注解、断言方法和测试运行器，使得编写和执行单元测试变得简单高效。JUnit 5是当前的最新版本，相较于JUnit 4，它引入了模块化架构和更多新特性。

== 核心概念 ==
JUnit的核心概念包括：
* '''测试类（Test Class）'''：包含测试方法的Java类。
* '''测试方法（Test Method）'''：使用<code>@Test</code>注解标记的方法，用于测试特定功能。
* '''断言（Assertions）'''：用于验证测试结果的工具方法，如<code>assertEquals</code>、<code>assertTrue</code>等。
* '''生命周期注解（Lifecycle Annotations）'''：如<code>@BeforeEach</code>、<code>@AfterEach</code>，用于在测试前后执行特定逻辑。

== 安装与配置 ==
JUnit 5可以通过Maven或Gradle添加到项目中。以下是Maven依赖配置：

<syntaxhighlight lang="xml">
<dependency>
    <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
    <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
    <version>5.9.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
</syntaxhighlight>

== 基本用法 ==
以下是一个简单的JUnit测试示例：

<syntaxhighlight lang="java">
import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class CalculatorTest {

    @Test
    public void testAddition() {
        Calculator calculator = new Calculator();
        assertEquals(5, calculator.add(2, 3));
    }
}
</syntaxhighlight>

'''输入：''' <code>calculator.add(2, 3)</code><br>
'''输出：''' 预期结果为5，测试通过。

== 常用注解 ==
JUnit 5提供了多种注解来控制测试行为：
* <code>@Test</code>：标记一个方法为测试方法。
* <code>@BeforeEach</code>：在每个测试方法之前执行。
* <code>@AfterEach</code>：在每个测试方法之后执行。
* <code>@BeforeAll</code>：在所有测试方法之前执行（静态方法）。
* <code>@AfterAll</code>：在所有测试方法之后执行（静态方法）。
* <code>@Disabled</code>：禁用某个测试方法。

== 断言方法 ==
JUnit提供了多种断言方法用于验证测试结果：
* <code>assertEquals(expected, actual)</code>：验证两个值是否相等。
* <code>assertTrue(condition)</code>：验证条件是否为true。
* <code>assertFalse(condition)</code>：验证条件是否为false。
* <code>assertNull(object)</code>：验证对象是否为null。
* <code>assertNotNull(object)</code>：验证对象是否非null。

== 参数化测试 ==
JUnit 5支持参数化测试，允许使用不同的输入多次运行同一个测试方法：

<syntaxhighlight lang="java">
import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;
import org.junit.jupiter.params.provider.ValueSource;

public class StringTest {

    @ParameterizedTest
    @ValueSource(strings = {"hello", "world"})
    public void testStringLength(String str) {
        assertTrue(str.length() > 0);
    }
}
</syntaxhighlight>

== 测试生命周期 ==
JUnit测试的生命周期可以通过以下图表表示：

<mermaid>
graph TD
    A[BeforeAll] --> B[BeforeEach]
    B --> C[Test Method]
    C --> D[AfterEach]
    D --> E[BeforeEach]
    E --> F[Test Method]
    F --> G[AfterEach]
    G --> H[AfterAll]
</mermaid>

== 实际案例 ==
假设我们有一个银行账户类，需要测试存款和取款功能：

<syntaxhighlight lang="java">
public class BankAccount {
    private double balance;

    public void deposit(double amount) {
        balance += amount;
    }

    public void withdraw(double amount) {
        if (amount > balance) {
            throw new IllegalArgumentException("Insufficient funds");
        }
        balance -= amount;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}
</syntaxhighlight>

对应的测试类：

<syntaxhighlight lang="java">
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class BankAccountTest {
    private BankAccount account;

    @BeforeEach
    public void setUp() {
        account = new BankAccount();
    }

    @Test
    public void testDeposit() {
        account.deposit(100);
        assertEquals(100, account.getBalance());
    }

    @Test
    public void testWithdraw() {
        account.deposit(100);
        account.withdraw(50);
        assertEquals(50, account.getBalance());
    }

    @Test
    public void testInsufficientFunds() {
        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> {
            account.withdraw(100);
        });
    }
}
</syntaxhighlight>

== 高级特性 ==
JUnit 5还提供了一些高级特性：
* '''嵌套测试（Nested Tests）'''：使用<code>@Nested</code>注解组织相关测试。
* '''动态测试（Dynamic Tests）'''：运行时生成的测试用例。
* '''扩展模型（Extension Model）'''：通过实现<code>Extension</code>接口自定义测试行为。

== 最佳实践 ==
* 保持测试方法简短且专注。
* 为测试方法使用描述性名称。
* 避免在测试中处理复杂的业务逻辑。
* 定期运行测试套件，特别是在代码变更后。

== 数学公式示例 ==
在某些测试场景中可能需要验证数学计算，例如：

验证平方根计算：
<math>\sqrt{x^2} = |x|</math>

== 总结 ==
JUnit是Java开发者必备的测试工具，它提供了丰富的功能来编写和维护单元测试。通过合理使用JUnit，可以显著提高代码质量和开发效率。初学者应从基本注解和断言开始，逐步学习更高级的特性。

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