JavaScript测试替身

JavaScript测试替身

JavaScript测试替身（Test Doubles）是软件测试中用于替代真实组件的模拟对象，用于隔离被测代码并控制测试环境。在JavaScript单元测试中，测试替身能模拟依赖项（如API、数据库、外部服务）的行为，使开发者能够专注于当前模块的逻辑验证。

核心概念

测试替身包含以下主要类型（根据Gerard Meszaros分类）：

graph LR A[Test Doubles] --> B[Dummy] A --> C[Stub] A --> D[Spy] A --> E[Mock] A --> F[Fake]

1. Dummy（占位对象）

• 最简单的替身，仅用于填充参数列表，不参与实际逻辑
• 典型场景：测试函数需要传递对象但实际不使用时

// 示例：测试需要传递但未使用的回调函数
const dummyCallback = () => {};
testFunction(dummyCallback); // dummyCallback不会被实际调用

2. Stub（桩）

• 提供预定义响应，替代真实依赖的返回值
• 特点：无状态记录，仅返回固定值

// 使用Sinon.js创建Stub
const sinon = require('sinon');
const database = {
  getUser: sinon.stub().returns({ id: 1, name: 'Test User' })
};

// 测试
console.log(database.getUser()); // 输出: { id: 1, name: 'Test User' }

3. Spy（间谍）

• 包装真实函数，记录调用信息（次数、参数等）
• 不修改原函数行为

// 使用Jest的spyOn
const user = {
  save: () => true
};

test('should call save method', () => {
  const saveSpy = jest.spyOn(user, 'save');
  user.save();
  expect(saveSpy).toHaveBeenCalledTimes(1);
});

4. Mock（模拟）

• 预设行为 + 调用验证
• 包含断言能力，验证特定交互是否发生

// 使用Jest的mock函数
const mockFetch = jest.fn()
  .mockResolvedValueOnce({ data: 'first response' })
  .mockRejectedValueOnce(new Error('Network error'));

// 测试异步场景
await mockFetch(); // 返回第一次预设值
await mockFetch(); // 抛出第二次预设错误

5. Fake（伪造对象）

• 简化版真实实现，适用于测试环境
• 典型例子：内存数据库替代真实数据库

class FakeDatabase {
  constructor() {
    this.users = [];
  }
  addUser(user) {
    this.users.push(user);
  }
}

// 测试中替代MongoDB/MySQL
const db = new FakeDatabase();
db.addUser({ id: 1 });
console.log(db.users.length); // 输出: 1

实际应用案例

场景1：API请求测试

当测试需要调用外部API的函数时：

// 原始函数
async function getUserPosts(userId) {
  const response = await fetch(`/api/users/${userId}/posts`);
  return response.json();
}

// 测试方案
test('should return user posts', async () => {
  // 1. 创建Stub替代fetch
  global.fetch = jest.fn().mockResolvedValue({
    json: () => Promise.resolve([{ id: 1, title: 'Test Post' }])
  });

  // 2. 执行测试
  const posts = await getUserPosts(123);
  
  // 3. 验证
  expect(posts).toEqual([{ id: 1, title: 'Test Post' }]);
  expect(fetch).toHaveBeenCalledWith('/api/users/123/posts');
});

场景2：定时器测试

测试包含`setTimeout`/`setInterval`的代码：

// 使用Jest的定时器mock
jest.useFakeTimers();

function delayedAlert(callback) {
  setTimeout(() => {
    callback('Alert!');
  }, 1000);
}

test('executes callback after delay', () => {
  const mockCallback = jest.fn();
  delayedAlert(mockCallback);
  
  // 快进时间
  jest.runAllTimers();
  
  expect(mockCallback).toHaveBeenCalledWith('Alert!');
});

数学表达

在测试覆盖率分析中，测试替身可帮助提高分支覆盖率。设被测函数有$n$个分支，使用替身后覆盖的分支数为$m$，则：

$\text{分支覆盖率}=\frac{m}{n}\times 100\mathrm{\%}$

最佳实践

• 适度使用：仅在测试复杂依赖时使用替身
• 保持真实：Fake > Mock > Stub 的优先级（越接近真实实现越好）
• 清晰命名：如`mockApiService`、`fakeLogger`等
• 及时清理：测试后重置替身状态（如`jest.clearAllMocks()`）

常见工具

工具名称	类型支持	特点
Jest	Mock, Spy	内置支持，无需额外库
Sinon.JS	全部类型	功能最全面的独立库
TestDouble	Mock, Stub	简洁API设计
Nock	HTTP Mock	专门用于网络请求模拟

通过合理使用测试替身，开发者可以构建快速、稳定且隔离的JavaScript测试环境，显著提升代码质量和开发效率。